JPH09260232A - Compound semiconductor substrate and manufacture thereof - Google Patents

Compound semiconductor substrate and manufacture thereof

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JPH09260232A
JPH09260232A JP7062296A JP7062296A JPH09260232A JP H09260232 A JPH09260232 A JP H09260232A JP 7062296 A JP7062296 A JP 7062296A JP 7062296 A JP7062296 A JP 7062296A JP H09260232 A JPH09260232 A JP H09260232A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
compound semiconductor
layer
gaas
single crystal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7062296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Tachikawa
昭義 立川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH09260232A publication Critical patent/JPH09260232A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to enhance the production efficiency of a compound semiconductor substrate by a method wherein patterns, which are the generation source of cracks generated along cleavage surfaces formed in a compound semiconductor layer, are formed on a single crystal substrate. SOLUTION: Cracks 35 are generated in a GaAs layer 11 grown epitaxially in a thickness thicker than a critical film thickness along cleavage surfaces to be decided by the arrangement of a GaAs crystal with microscopic patterns 30 formed on a silicon substrate 10 as their starting points or end points. That is, the cracks 35, which are generated in the layer 11, are controlled by the patterns 30 formed on the substrate 10. These cracks 35 reach the upper part of the surface of the substrate 10 and a conductive layer 20, which is generated in the part of the interface between the substrate 10 and the layer 11, is divided by the cracks 35. Accordingly, if various types of devices are formed using a substrate obtained in such a way, the devices are formed into devices having good characteristics like ones manufactured using a high-resistance GaAs bulk substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶基板上に化
合物半導体層をエピタキシャル成長させることにより形
成した化合物半導体基板および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 compound semiconductor substrate formed by epitaxially growing a compound semiconductor layer on a single crystal substrate and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体デバイス
は、一般にシリコン半導体を用いたものより高速・高周
波域で動作することが可能であるため、高周波領域で使
用される半導体装置として利用され、また、半導体レー
ザとしても用いられるため、次第にその利用が広がって
いる。
2. Description of the Related Art A semiconductor device using a compound semiconductor is generally used as a semiconductor device used in a high frequency region because it can operate at higher speeds and higher frequencies than those using a silicon semiconductor. Since it is also used as a semiconductor laser, its usage is gradually expanding.

【0003】このように化合物半導体を用いたデバイス
の需要は多くなっているにもかかわらず、化合物半導体
のみによるバルク基板の口径は未だ3〜4インチ、大き
くても5インチ程度であり、8インチや12インチとい
った大口径化が達成されているシリコン基板と比較し、
その上に形成される半導体デバイスの量産化を困難とす
る一因になっている。
Despite the increasing demand for devices using compound semiconductors as described above, the diameter of the bulk substrate made of only compound semiconductors is still 3 to 4 inches, and at most 5 inches, 8 inches. Compared with the silicon substrate that has achieved a large diameter such as 12 inches,
This is one of the factors that make mass production of semiconductor devices formed thereon difficult.

【0004】そこで、注目されているのが、シリコン基
板上に、エピタキシャル成長法によって化合物半導体層
を成長させた化合物半導体基板である。このようにシリ
コン基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長される
ことで、提供される化合物半導体基板としての大口径化
を行うことが可能となる。また、このシリコン基板上に
化合物半導体層を形成した基板は、丈夫であり、熱電導
性が高いために半導体装置を形成した際の放熱性に優れ
るなどの特徴を有する。
Therefore, what is drawing attention is a compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer is grown on a silicon substrate by an epitaxial growth method. By epitaxially growing the compound semiconductor on the silicon substrate in this way, it becomes possible to increase the diameter of the provided compound semiconductor substrate. In addition, the substrate in which the compound semiconductor layer is formed on this silicon substrate is strong and has high heat conductivity, and therefore has excellent heat dissipation when a semiconductor device is formed.

【0005】しかし、この様なシリコン基板上に化合物
半導体層を形成した化合物半導体基板では、シリコン基
板のシリコンがエピタキシャル成長された化合物半導体
に対してドナー源となり、シリコン基板と化合物半導体
層との界面で抵抗値の低い導電層が形成され、例えば、
この化合物半導体基板上に作成される素子の電極、配線
およびパッドなどの部分に、この導電層を介して他の素
子の電極、配線またはパッドとの間で大きな寄生容量が
生じ、素子の高周波特性に悪影響を及ぼすといった問題
がある。
However, in such a compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer is formed on a silicon substrate, the silicon of the silicon substrate serves as a donor source for the epitaxially grown compound semiconductor, and at the interface between the silicon substrate and the compound semiconductor layer. A conductive layer having a low resistance value is formed, for example,
A large parasitic capacitance is generated between the electrode, wiring, and pad of an element formed on this compound semiconductor substrate with the electrode, wiring, or pad of another element through this conductive layer, and the high frequency characteristics of the element There is a problem that it adversely affects.

【0006】そこで、この様な導電層による不具合を防
止するためには、導電層部分を分断する必要がある。従
来、この様な導電層を分断するための方法として、例え
ば特開昭7−326731号公報には、図6に示すよう
に、シリコン基板10上にGaAs層11および12を
積層した構造を有する基板を用いた半導体装置におい
て、電極、配線またはパッドを含む領域を取り囲むよう
に、シリコン基板10とGaAs層11との界面部分に
できる導電層20に高抵抗な領域7を設けた半導体装置
が開示されている。
Therefore, in order to prevent such a defect due to the conductive layer, it is necessary to divide the conductive layer portion. Conventionally, as a method for dividing such a conductive layer, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-326731 has a structure in which GaAs layers 11 and 12 are laminated on a silicon substrate 10 as shown in FIG. Disclosed is a semiconductor device using a substrate, in which a high resistance region 7 is provided in a conductive layer 20 formed at an interface between a silicon substrate 10 and a GaAs layer 11 so as to surround a region including electrodes, wirings or pads. Has been done.

【0007】この公報の中で、高抵抗な領域7の具体的
なものとしては、シリコン基板10上にGaAs層11
をエピタキシャル成長後、高抵抗な領域7を形成する部
分に不純物をイオン注入して導電層を高抵抗化したり、
また、高抵抗な領域7とする部分をエッチングによりシ
リコン基板面に至るまで除去する(図6に示したもの)
ことにより形成している。
In this publication, a specific example of the high resistance region 7 is that a GaAs layer 11 is formed on a silicon substrate 10.
After epitaxial growth, impurities are ion-implanted into the portion where the high resistance region 7 is formed to increase the resistance of the conductive layer,
Further, the portion to be the high resistance region 7 is removed by etching up to the surface of the silicon substrate (as shown in FIG. 6).
It is formed by this.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この様に従来の技術で
は、導電層を分断するために、エピタキシャル成長後イ
オン注入を行ったり、エッチングによって除去するため
の加工工程を行う必要がある。
As described above, in the conventional technique, in order to divide the conductive layer, it is necessary to perform ion implantation after the epitaxial growth or to perform a processing step for removing it by etching.

【0009】そこで、本発明は、化合物半導体層のエピ
タキシャル成長後、シリコン基板と化合物半導体層との
界面に生じる導電層を分断するための特別な加工工程を
行うことなく、化合物半導体基板としての製造を効率化
し得る、導電層を分離した化合物半導体基板およびその
製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, after the compound semiconductor layer is epitaxially grown, a compound semiconductor substrate is manufactured without performing a special processing step for dividing a conductive layer generated at an interface between the silicon substrate and the compound semiconductor layer. An object of the present invention is to provide a compound semiconductor substrate in which a conductive layer is separated and a method for manufacturing the same, which can improve efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1記載の本発明は、単結晶基板上に化合物半導
体層が積層された化合物半導体基板において、前記化合
物半導体層のへき開面に沿って生じたクラックと、前記
単結晶基板上に形成された該クラックの発生源となるパ
ターンと、を有することを特徴とする化合物半導体基
板。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is a compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer is laminated on a single crystal substrate, and a cleavage plane of the compound semiconductor layer is provided. A compound semiconductor substrate comprising: a crack formed along the crack; and a pattern formed on the single crystal substrate, which is a source of the crack.

【0011】また、上記目的を達成するための請求項2
記載の本発明は、単結晶基板上に、該単結晶基板と熱膨
張係数の異なる化合物半導体層をエピタキシャル成長さ
せる化合物半導体基板の製造方法において、前記単結晶
基板上に、前記化合物半導体層をエピタキシャル成長さ
せた際、この化合物半導体層がへき開する方向にクラッ
クを発生させるためのパターンを形成する段階と、該パ
ターンを形成した単結晶基板上に、前記化合物半導体層
をクラックが発生する膜厚となるまでエピタキシャル成
長させる段階と、を有することを特徴とする化合物半導
体基板の製造方法である。
[0011] In order to achieve the above object, a second aspect of the invention is provided.
The present invention described is a method for producing a compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer having a different thermal expansion coefficient from that of the single crystal substrate is epitaxially grown on the single crystal substrate, and the compound semiconductor layer is epitaxially grown on the single crystal substrate. When forming a pattern for generating cracks in the cleavage direction of the compound semiconductor layer, and on the single crystal substrate on which the pattern is formed, the compound semiconductor layer until the film thickness of the crack occurs And a step of epitaxially growing the compound semiconductor substrate.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の実施の形態を説明する。なお、同一機能を有する
部材には同一の付号を付した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The members having the same function are designated by the same reference numerals.

【0013】ここで説明する本発明の一実施の形態は、
単結晶基板としてシリコン基板を用い、その上に化合物
半導体としてGaAs層をエピタキシャル成長により形
成した化合物半導体基板(GaAsonSi)である。
One embodiment of the invention described herein is
It is a compound semiconductor substrate (GaAs on Si) in which a silicon substrate is used as a single crystal substrate and a GaAs layer is formed as a compound semiconductor by epitaxial growth on the silicon substrate.

【0014】本発明を適用したGaAsonSi基板の
製造は、まず、図1に示すように基板表面の面方位(1
00)のシリコン基板10上に、後に形成するGaAs
層に発生させるクラックの始点と終点になる位置に微小
なパターン30を形成する。
To manufacture a GaAs on Si substrate to which the present invention is applied, first, as shown in FIG.
00) GaAs to be formed later on the silicon substrate 10
A minute pattern 30 is formed at the starting point and the ending point of the crack generated in the layer.

【0015】この微小パターン30は、例えば酸化シリ
コン(SiO2 )や窒化シリコン(SiNx )をシリコ
ン基板10全面にCVD法や熱酸化法によって、膜厚
0.2〜0.5μm程度形成し、その後、レジスト塗
布、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、
1〜10μm角程度の正方形パターンとしたものであ
る。ここで、この微小パターンの大きさを上記のように
1〜10μmとしたのは、現在のフォトリソグラフィー
やエッチング技術などから特にその下限値については、
あまりに微小なパターンを形成する場合、特別なリソグ
ラフィー装置や方法が必要となりその工程に掛かる費用
が高くなり好ましくないのでこの様な大きさとしたもの
である。ただし、大きさの上限を10μmとしたのは、
あまり大きなパターンを形成した場合に、その後にエピ
タキシャル成長させるGaAa層の結晶性に悪影響(例
えば結晶性が不揃いで多結晶化したり不規則なクラック
が生じるなど)が生じるためである。また、膜厚につい
ても0.2〜0.5μmに限定されるものではないが、
あまりにも薄いと、後述のGaAsエピタキシャル成長
工程において、その前の洗浄工程などにより剥離したり
洗浄液のエッチング作用で溶解したりするため好ましく
なく、その下限を0.2μm程度としたものであり、上
限については、0.5μmを越えて厚くした場合には、
エピタキシャル成長時にこのパターン周辺部分のGaA
s自体の結晶性に影響を与え、好ましくないので0.5
μm程度としたものである。
The fine pattern 30 is formed by, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) on the entire surface of the silicon substrate 10 by CVD or thermal oxidation to a thickness of about 0.2 to 0.5 μm, and thereafter. , Resist coating, photolithography and etching,
The square pattern is about 1 to 10 μm square. Here, the size of the minute pattern is set to 1 to 10 μm as described above because the lower limit value is particularly in consideration of the current photolithography and etching technology.
In the case of forming an extremely minute pattern, a special lithography apparatus and method are required, and the cost for the process is high, which is not preferable, and thus such a size is adopted. However, the upper limit of the size is 10 μm,
This is because when a too large pattern is formed, the crystallinity of the GaAa layer to be epitaxially grown thereafter is adversely affected (for example, the crystallinity is not uniform and polycrystallization or irregular cracks occur). Also, the film thickness is not limited to 0.2 to 0.5 μm,
If it is too thin, it is not preferable because it is peeled off by the cleaning process before it or dissolved by the etching action of the cleaning liquid in the GaAs epitaxial growth process described later, and the lower limit is set to about 0.2 μm and the upper limit is set. Is thicker than 0.5 μm,
GaA around this pattern during epitaxial growth
Since it affects the crystallinity of s itself and is not preferable, 0.5
It is about μm.

【0016】この微小パターン30のパターン間隔は、
例えば、後に形成するGaAs上のトランジスタやその
他の素子の電極のパターンと予め一致させておいたり、
また、形成するトランジスタや素子のチャネル形成部分
のみを導電層から分断するようにチャネル間隔を元にし
て一定間隔に複数形成するようにしても良い。
The pattern interval of this minute pattern 30 is
For example, the pattern of electrodes of GaAs transistors or other elements to be formed later may be matched in advance,
Alternatively, a plurality of transistors or elements to be formed may be formed at a constant interval based on the channel interval so that only a channel formation portion of the transistor or the element is separated from the conductive layer.

【0017】次に、このような微小パターン30を形成
したシリコン基板10上にGaAsを、その限界膜厚以
上にエピタキシャル成長させる。ここで、限界膜厚と称
するのは、成長させたGaAsとシリコン基板との熱膨
張係数の違いによって加わる応力のためにエピタキシャ
ル成長させたGaAs層11にクラックが発生する膜厚
である。この限界膜厚は、これまでの経験や実験などの
結果、シリコン基板上のGaAsの場合約4μmであ
る。
Then, GaAs is epitaxially grown on the silicon substrate 10 on which such a minute pattern 30 is formed to a thickness equal to or more than its limit thickness. Here, the limit film thickness is the film thickness at which a crack is generated in the epitaxially grown GaAs layer 11 due to the stress applied due to the difference in thermal expansion coefficient between the grown GaAs and the silicon substrate. This limit film thickness is about 4 μm in the case of GaAs on a silicon substrate as a result of past experience and experiments.

【0018】このGaAsのエピタキシャル成長時、シ
リコン基板のシリコン原子がエピタキシャル成長中のG
aAsに拡散して、シリコン原子がピーク値で最大10
18cm-3程度拡散したn型の導電層20が形成される。
During the epitaxial growth of GaAs, the silicon atoms of the silicon substrate are G
A maximum of 10 silicon atoms diffused into aAs
An n-type conductive layer 20 diffused by about 18 cm −3 is formed.

【0019】限界膜厚以上にエピタキシャル成長させた
GaAs層11には、図2aおよびbに示すように、先
程シリコン基板10上に形成した微小パターン30を、
その始点または終点として、GaAsの結晶配列によっ
て決まるへき開面に沿ってクラック35が発生する。す
なわち、本発明を適用することで、このGaAs層11
に発生するクラック35をシリコン基板10上に形成し
た微小パターン30によって制御しているものである。
そして、このクラック35はシリコン基板10面上に達
しており、シリコン基板10とGaAs層11との界面
部分に生じる導電層20を分断する。なお、図2aは平
面図であり、図2bは図2a中のC−C線に沿った断面
図である。
As shown in FIGS. 2a and 2b, on the GaAs layer 11 epitaxially grown to a thickness not less than the critical thickness, the fine pattern 30 previously formed on the silicon substrate 10 is formed.
As a start point or an end point, a crack 35 is generated along the cleavage plane determined by the GaAs crystal arrangement. That is, by applying the present invention, the GaAs layer 11
The cracks 35 generated in the above are controlled by the minute pattern 30 formed on the silicon substrate 10.
The crack 35 reaches the surface of the silicon substrate 10 and divides the conductive layer 20 generated at the interface between the silicon substrate 10 and the GaAs layer 11. 2a is a plan view, and FIG. 2b is a sectional view taken along the line CC in FIG. 2a.

【0020】したがって、この様にして得られたGaA
sonSi基板を用いて各種デバイスを形成すれば、シ
リコン基板10とGaAs層11との界面部分に生じる
導電層20が任意の位置で分断されているため、高抵抗
GaAsバルク基板を用いたものと同様に良好な特性を
有するデバイスとなる。このデバイス形成に際しては、
GaAs層11上にさらにGaAsや他の化合物半導
体、例えばAlGaAs、InGaAs、InP、Zn
Seなどを積層してもよいことは言うまでもない。
Therefore, the GaA thus obtained
When various devices are formed using the sonSi substrate, the conductive layer 20 generated at the interface between the silicon substrate 10 and the GaAs layer 11 is divided at an arbitrary position, so that it is the same as that using the high resistance GaAs bulk substrate. The device has excellent characteristics. When forming this device,
Further on the GaAs layer 11, GaAs and other compound semiconductors such as AlGaAs, InGaAs, InP, Zn
It goes without saying that Se or the like may be laminated.

【0021】なお、本発明においては、限界膜厚となる
ように化合物半導体層を単結晶基板上にエピタキシャル
成長させることができれば容易に実施することができる
ものであり、上述したようなシリコン基板上にGaAs
層をエピタキシャル成長させたものに限定されるもので
はなく、単結晶基板とその上に形成する化合物半導体層
との熱膨張係数の違いによって、単結晶基板上の化合物
半導体層に引っ張り応力が加わるような組み合わせであ
れば好適に実施することができ、例えば単結晶基板とし
て、シリコン基板の他、SiC単結晶基板を用いてもよ
く、また、化合物半導体層としては、III −V族化合物
半導体、例えばIII 族元素としてGa、In,Alと、
V族元素としてAs、P、Nなどを適宜組み合わせた化
合物半導体層を単層または積層したものであっても良
い。そして、これらの基板上における限界膜厚は、厳密
には基板とその上に形成する化合物半導体層との熱膨張
係数の差によって決まり、また格子定数の違いも影響す
るが、多くの場合化合物半導体の種類によらず、単結晶
基板との関係で略同様となり、前記したシリコン基板上
では約4μm、SiC基板上では約0.6μmで化合物
半導体層にクラックが生じる。
The present invention can be easily carried out if the compound semiconductor layer can be epitaxially grown on the single crystal substrate so as to have the limit film thickness. GaAs
The layer is not limited to the epitaxially grown layer, and tensile stress may be applied to the compound semiconductor layer on the single crystal substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the single crystal substrate and the compound semiconductor layer formed thereon. Any combination can be suitably implemented. For example, as the single crystal substrate, a SiC single crystal substrate may be used in addition to the silicon substrate, and as the compound semiconductor layer, a III-V group compound semiconductor, for example, III. Ga, In, Al as group elements,
It may be a single layer or a stacked layer of compound semiconductor layers in which As, P, N and the like are appropriately combined as the V group element. Strictly speaking, the critical film thickness on these substrates is determined by the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the compound semiconductor layer formed thereon, and the difference in the lattice constant also has an influence, but in many cases the compound semiconductor Approximately the same with respect to the single crystal substrate regardless of the type, and the compound semiconductor layer is cracked at about 4 μm on the silicon substrate and about 0.6 μm on the SiC substrate.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明による化合物半導体基板を用い
たデバイスの実施例を説明する。
EXAMPLES Examples of devices using the compound semiconductor substrate according to the present invention will be described below.

【0023】実施例1 本実施例1は、本発明を適用した化合物半導体基板にパ
ワー用GaAsMESFETを集積化したデバイスで、
図3は平面図であり、図4aは図3のA−A線に沿う断
面図であり、図4bは図3のB−B線に沿う断面図であ
る。
Example 1 Example 1 is a device in which a power semiconductor GaAs MESFET is integrated on a compound semiconductor substrate to which the present invention is applied.
3 is a plan view, FIG. 4a is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3, and FIG. 4b is a sectional view taken along the line BB of FIG.

【0024】このデバイスは、4つのFET41,4
2,43,44を集積化したもので、その構造は、図示
するように、単結晶基板である比抵抗100Ωcm以
上、好ましくは500Ωcm以上の高抵抗p型シリコン
基板10上に、不純物濃度1×1015cm-3のp型Ga
As層11を4μm、その上に不純物濃度5×1016
-3のp型AlGaAs層12を1μm、さらにその上
にチャネル層となる不純物濃度2×1017cm-3のn型
GaAs層13を1μm、それぞれエピタキシャル成長
させ、チャネルとなる部分を以外のn型GaAs層13
を除去し、チャネル部分にゲート電極4を形成し、Ga
As層13を除去した部分にソース領域4に接続された
ソースパッド2、同様にドレイン領域6に接続されたド
レインパッド3、およびゲート電極4と接続されたゲー
トパッド1をそれぞれ形成したものである。ここで、ソ
ースパッド2およびドレインパッド3は4つのFETに
共通化されており、ゲートパッド1は2つのFETごと
に共通化されている。そして、本実施例1では、各FE
Tが分離されるように、クラック35が形成されてい
る。
This device has four FETs 41, 4
2, 43, 44 are integrated, and the structure thereof is, as shown in the figure, a high resistance p-type silicon substrate 10 having a specific resistance of 100 Ωcm or more, preferably 500 Ωcm or more, which is a single crystal substrate, and an impurity concentration of 1 ×. 10 15 cm -3 p-type Ga
An As layer 11 having a thickness of 4 μm and an impurity concentration of 5 × 10 16 c
m −3 p-type AlGaAs layer 12 is 1 μm, and an n-type GaAs layer 13 having an impurity concentration of 2 × 10 17 cm −3 to be a channel layer is further epitaxially grown thereon to 1 μm. Type GaAs layer 13
Is removed, the gate electrode 4 is formed in the channel portion, and Ga is
A source pad 2 connected to the source region 4, a drain pad 3 similarly connected to the drain region 6, and a gate pad 1 connected to the gate electrode 4 are formed in the portion where the As layer 13 is removed. . Here, the source pad 2 and the drain pad 3 are shared by the four FETs, and the gate pad 1 is shared by the two FETs. In the first embodiment, each FE
A crack 35 is formed so that T is separated.

【0025】このクラック35は、既に実施の形態とし
て説明したものと同様であり、予めシリコン基板10上
に、このクラック35の始点と終点となる位置に酸化シ
リコンや窒化シリコンによる微小パターンを設けた後、
GaAs層11をその限界膜厚と同じ4μmの厚さでエ
ピタキシャル成長させることによって形成されたもので
ある。これにより、シリコン基板10とGaAs層11
との界面部分に形成される導電層20が分断され、集積
化した4つのFETをそれぞれ導電層20から電気的に
分離することができ、1つのFET部分に生じる寄生容
量が他のFETに生じる寄生容量と直列に結合すること
がなくなり、パワー用GaAsMESFETを集積化し
たデバイスの特性が向上する。
The crack 35 is the same as that already described as the embodiment, and a fine pattern made of silicon oxide or silicon nitride is previously provided on the silicon substrate 10 at the starting point and the ending point of the crack 35. rear,
It is formed by epitaxially growing the GaAs layer 11 with a thickness of 4 μm, which is the same as the limit film thickness. As a result, the silicon substrate 10 and the GaAs layer 11 are
The conductive layer 20 formed at the interface with and is divided, and the four integrated FETs can be electrically isolated from the conductive layer 20, respectively, and the parasitic capacitance generated in one FET portion is generated in the other FET. It is not coupled in series with the parasitic capacitance, and the characteristics of the device in which the power GaAs MESFET is integrated are improved.

【0026】実施例2 次に本発明を適用してOEICを製作した実施例につい
て説明する。
Embodiment 2 Next, an embodiment in which the present invention is applied to manufacture an OEIC will be described.

【0027】OEIC(Opto Electric IC)とは、半
導体レーザ素子と、それを駆動するためのFETなどの
周辺回路を集積化したものであり、以下に説明するよう
に本発明を適用することで、図5に示すように、半導体
レーザ素子50とそれを駆動するためのFETなどの周
辺回路51を1つのシリコン基板10上に作製すること
が可能となる。
The OEIC (Opto Electric IC) is an integrated semiconductor laser device and peripheral circuits such as FETs for driving the semiconductor laser device. By applying the present invention as described below, As shown in FIG. 5, the semiconductor laser element 50 and the peripheral circuit 51 such as an FET for driving the semiconductor laser element 50 can be formed on one silicon substrate 10.

【0028】本実施例2におけるOEICは、シリコン
基板上10に、まず、後述する半導体レーザ素子50の
へき開反射面52となるクラックを発生させるための微
小パターンを酸化シリコンや窒化シリコンなどにより形
成する。この微小パターンは本発明の実施の形態として
説明したものと同様である。
In the OEIC according to the second embodiment, on the silicon substrate 10, first, a minute pattern for generating a crack to be a cleavage reflection surface 52 of the semiconductor laser device 50 described later is formed by silicon oxide, silicon nitride or the like. . This minute pattern is the same as that described as the embodiment of the present invention.

【0029】その後、この微小パターンを形成したシリ
コン基板10上に、GaAs層11をクラックが入らな
い程度の厚み、例えば4μm以上をエピタキシャル成長
させ、その上に通常の半導体レーザ形成と同様に、バッ
ファ層61、クラッド層62、活性層60、およびコン
タクト層63となる各種化合物半導体層を積層する。
After that, a GaAs layer 11 is epitaxially grown on the silicon substrate 10 on which the minute pattern is formed to a thickness such that a crack is not formed, for example, 4 μm or more, and a buffer layer is formed on the GaAs layer 11 in the same manner as in the normal semiconductor laser formation. 61, the clad layer 62, the active layer 60, and various compound semiconductor layers to be the contact layer 63 are laminated.

【0030】これによりシリコン基板10上に形成した
微小パターンを始点および終点として、成長温度から室
温に降温する際にクラックが生じる。
As a result, cracks are generated when the temperature is lowered from the growth temperature to room temperature with the fine pattern formed on the silicon substrate 10 as the starting point and the ending point.

【0031】このクラックは、化合物半導体層のへき開
面に沿って発生するため、これをそのまま半導体レーザ
50のへき開反射面52として利用することができる。
その後最後に形成したGaAs層の不要な部分を除去
し、電極の形成を行った後、半導体レーザ素子50とし
て用いる部分以外のシリコン基板10上の全ての化合物
半導体層を除去してシリコン基板1面を露出させ、この
部分にFETなどの周辺回路51を作製することで、前
記のように、半導体レーザと周辺回路を同一基板上に集
積化したOEICを作製することができる。なお、シリ
コン基板上の周辺回路は化合物半導体層を形成する前に
作製しておいてもよく、その場合には、周辺回路作製
後、半導体レーザ素子を形成する部分に、前述の如く、
クラックの始点や終点となる微小パターンを形成した
後、各種化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、
半導体レーザ素子を形成しても良い。
Since this crack is generated along the cleavage plane of the compound semiconductor layer, this crack can be used as it is as the cleavage reflection plane 52 of the semiconductor laser 50.
After that, unnecessary portions of the GaAs layer formed last are removed to form electrodes, and then all compound semiconductor layers on the silicon substrate 10 other than the portion used as the semiconductor laser device 50 are removed to remove the first surface of the silicon substrate. By exposing the substrate and forming a peripheral circuit 51 such as an FET in this portion, an OEIC in which the semiconductor laser and the peripheral circuit are integrated on the same substrate can be manufactured as described above. The peripheral circuit on the silicon substrate may be formed before forming the compound semiconductor layer. In that case, after the peripheral circuit is formed, a portion where a semiconductor laser element is formed is formed as described above.
After forming a minute pattern that becomes the starting point and the ending point of the crack, epitaxially grow various compound semiconductor layers,
A semiconductor laser device may be formed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、請求項ご
とに以下のような効果を奏する。請求項1記載の本発明
によれば、単結晶基板上に化合物半導体層を形成した化
合物半導体基板において、予め形成したパターンを発生
源としたクラックを化合物半導体層に形成したことで、
このクラックにより化合物半導体層と単結晶基板界面部
分に生じる導電層を分断させることができるので、この
半導体基板を用いてデバイスを作製した場合に、複数の
素子間や素子内における電極や配線、パッド間に生じる
寄生容量が導電層を介して結合することがなくなり、デ
バイス全体としての寄生容量を少なくすることができ、
デバイス特性を向上させ得る。
According to the present invention described above, the following effects can be obtained for each claim. According to the first aspect of the present invention, in the compound semiconductor substrate in which the compound semiconductor layer is formed on the single crystal substrate, the compound semiconductor layer is formed with a crack having a pattern formed in advance as a generation source.
Since the conductive layer generated at the interface between the compound semiconductor layer and the single crystal substrate can be divided by this crack, when a device is manufactured using this semiconductor substrate, electrodes or wirings between a plurality of elements or within the element, pads Parasitic capacitance generated between them is not coupled through the conductive layer, and the parasitic capacitance of the entire device can be reduced,
Device characteristics can be improved.

【0033】請求項2記載の発明によれば、単結晶基板
上に後にエピタキシャル成長させる化合物半導体層にク
ラックを生じせしめるパターンを形成し、その上に化合
物半導体層をエピタキシャル成長させることとしたの
で、化合物半導体層に生じるクラックの位置を前記単結
晶基板上に形成するパターンによって制御することがで
き、例えば、このクラックを半導体レーザ素子のへき開
反射面に利用すれば、化合物半導体基板の製造工程中に
自動的にへき開面を得ることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, the compound semiconductor layer is epitaxially grown on the single crystal substrate, and the compound semiconductor layer is epitaxially grown on the compound semiconductor layer to be cracked. The position of the crack generated in the layer can be controlled by the pattern formed on the single crystal substrate.For example, if this crack is used for the cleavage reflective surface of the semiconductor laser device, the crack is automatically generated during the manufacturing process of the compound semiconductor substrate. It is possible to obtain a cleavage plane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態を説明するための平面図
である。
FIG. 1 is a plan view for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態を説明するための平面図
と断面図で、図2aは平面図であり、図2bは図2a中
のC−C線に沿う断面図である。
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 2A.

【図3】 本発明を適用した実施例1のMESFETデ
バイス平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a MESFET device of Example 1 to which the present invention is applied.

【図4】 図3に示すMESFETの断面図で、図4a
は図3中のA−A線に沿う断面図であり、図4bは図3
中のB−B線に沿う断面図である。
4 is a cross-sectional view of the MESFET shown in FIG. 3, FIG.
3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG.
It is sectional drawing which follows the BB line | wire in a middle.

【図5】 本発明を適用した実施例2のOEICの断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view of an OEIC according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 従来の半導体装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ゲートパッド、 2…ソースパッド、 3…ドレインパッド、 4…ゲート電極、 5…ソース領域、 6…ドレイン領域、 10…シリコン基板、 11…GaAs層、 12…AlGaAs層、 13…GaAs層(チャネル)、 20…導電層、 30…微笑パターン、 35…クラック、 50…半導体レーザ、 51…周辺回路、 52…へき開反射面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gate pad, 2 ... Source pad, 3 ... Drain pad, 4 ... Gate electrode, 5 ... Source region, 6 ... Drain region, 10 ... Silicon substrate, 11 ... GaAs layer, 12 ... AlGaAs layer, 13 ... GaAs layer ( Channel), 20 ... Conductive layer, 30 ... Smile pattern, 35 ... Crack, 50 ... Semiconductor laser, 51 ... Peripheral circuit, 52 ... Cleave reflection surface.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶基板上に化合物半導体層が積層さ
れた化合物半導体基板において、 前記化合物半導体層のへき開面に沿って生じたクラック
と、 前記単結晶基板上に形成された該クラックの発生源とな
るパターンと、を有することを特徴とする化合物半導体
基板。
1. In a compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer is laminated on a single crystal substrate, cracks generated along a cleavage plane of the compound semiconductor layer and generation of the cracks formed on the single crystal substrate. And a pattern serving as a source.
【請求項2】 単結晶基板上に、該単結晶基板と熱膨張
係数の異なる化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
る化合物半導体基板の製造方法において、 前記単結晶基板上に、前記化合物半導体層をエピタキシ
ャル成長させた際、この化合物半導体層がへき開する方
向にクラックを発生させるためのパターンを形成する段
階と、 該パターンを形成した単結晶基板上に、前記化合物半導
体層をクラックが発生する膜厚となるまでエピタキシャ
ル成長させる段階と、を有することを特徴とする化合物
半導体基板の製造方法。
2. A method of manufacturing a compound semiconductor substrate, wherein a compound semiconductor layer having a thermal expansion coefficient different from that of the single crystal substrate is epitaxially grown on the single crystal substrate, wherein the compound semiconductor layer is epitaxially grown on the single crystal substrate. At this time, the step of forming a pattern for generating a crack in the cleavage direction of the compound semiconductor layer, and the epitaxial growth of the compound semiconductor layer on the pattern-formed single crystal substrate until a film thickness of the crack is generated. A method of manufacturing a compound semiconductor substrate, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8592677B2 (en) 2010-10-04 2013-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate, solar cell including the substrate, and method of manufacturing the same

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