JPH0982640A - Compound semiconductor substrate and its manufacture - Google Patents

Compound semiconductor substrate and its manufacture

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JPH0982640A
JPH0982640A JP24107795A JP24107795A JPH0982640A JP H0982640 A JPH0982640 A JP H0982640A JP 24107795 A JP24107795 A JP 24107795A JP 24107795 A JP24107795 A JP 24107795A JP H0982640 A JPH0982640 A JP H0982640A
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JP
Japan
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compound semiconductor
groove
silicon substrate
layer
semiconductor layer
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Application number
JP24107795A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Mori
幹雄 毛利
Hiroaki Kakinuma
弘明 柿沼
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration in characteristics of a semiconductor device by relieving the stress caused by the multilayer epitaxial film structure, interlayer insulating film, etc., to suppress the warp and defects on a substrate. SOLUTION: In this compound semiconductor substrate 11 wherein a compound semiconductor layer 13 is epitaxially grown on a silicon substrate 12 plural semiconductor elements 10 are formed on the compound semiconductor layer 13, a sectional V shaped grooves 14 are formed on the boundary parts of the regions forming the semiconductor elements 10. Furthermore, the compound semiconductor layer 13 is continuously formed also in the grooves 14.

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、金属半導体電界効
果型トランジスタに好適に用いられる、化合物半導体基
板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor substrate suitable for use in a metal semiconductor field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属半導体・電界効果型トランジスタ
(MESFET〔Metal SemiconductorField Effect Tr
ansistor 〕)として、従来、例えば図6に示す構造の
ものが知られている。図6において符号1はMESFE
Tであり、このMESFET1は、シリコン基板2上に
化合物半導体層であるi−GaAs層3をエピタキシャ
ル成長させて形成した化合物半導体基板4上に、n−G
aAs層5、n+ −GaAs層6をこの順にエピタキシ
ャル成長させ、さらにn+ −GaAs層6上にオーミッ
ク性のソース電極7、ドレイン電極8を形成し、n−G
aAs層5上にショットキー電極であるゲート電極9を
形成したものである。
2. Description of the Related Art Metal semiconductor field effect transistors (MESFETs)
As the ansistor]), a structure having a structure shown in FIG. 6 is conventionally known. In FIG. 6, reference numeral 1 is MESFE.
The MESFET 1 is a T-type semiconductor device, and the MESFET 1 has an n-G structure on a compound semiconductor substrate 4 formed by epitaxially growing an i-GaAs layer 3 which is a compound semiconductor layer on a silicon substrate 2.
An aAs layer 5 and an n + -GaAs layer 6 are epitaxially grown in this order, and an ohmic source electrode 7 and a drain electrode 8 are further formed on the n + -GaAs layer 6 to form an n-G layer.
A gate electrode 9 which is a Schottky electrode is formed on the aAs layer 5.

【0003】なお、n+ −GaAs層6はその一部がエ
ッチングされてその下層であるn−GaAs層5を露出
させており、この露出部にゲート電極9が形成されるこ
とによってゲート電極9は、前述したようにn−GaA
s層5上に形成されたものとなっている。そして、この
ような構成によりMESFET1は、ゲート電極9に電
圧を印加することによってソース電極7、ドレイン電極
8間の電流を制御する構造のものとなっている。
A part of the n + -GaAs layer 6 is etched to expose the underlying n-GaAs layer 5, and the gate electrode 9 is formed on the exposed portion to form the gate electrode 9. Is n-GaA as described above.
It is formed on the s layer 5. With this configuration, the MESFET 1 has a structure in which a voltage is applied to the gate electrode 9 to control the current between the source electrode 7 and the drain electrode 8.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記M
ESFET1にあっては、シリコン基板2上にGaAs
系化合物半導体層、すなわちi−GaAs層3、n−G
aAs層5、n+ −GaAs層6をエピタキシャル成長
させていることから、多層エピタキシャル膜構造や、図
6には示していないものの各電極7、8、9上に形成す
る層間絶縁膜等の応力に起因して、シリコン基板2にそ
りや欠陥が生じてしまう。そして、このようにそりや欠
陥が生じてしまうと、MESFET1はその特性が劣化
してしまうのである。
However, the above M
In ESFET1, GaAs is formed on the silicon substrate 2.
-Based compound semiconductor layer, i.e., i-GaAs layer 3, n-G
Since the aAs layer 5 and the n + -GaAs layer 6 are epitaxially grown, the multi-layer epitaxial film structure and the stress of the interlayer insulating film and the like formed on the electrodes 7, 8 and 9 which are not shown in FIG. As a result, warpage and defects occur in the silicon substrate 2. If such warpage or defects occur, the characteristics of the MESFET 1 will deteriorate.

【0005】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、多層エピタキシャル膜構
造や層間絶縁膜等に起因して生ずる応力を緩和し、基板
にそりや欠陥が生ずるのを抑制して半導体装置の特性劣
化を防止することのできる、化合物半導体基板を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to alleviate the stress caused by the multilayer epitaxial film structure, the interlayer insulating film, etc., so that the substrate is warped or defective. It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor substrate capable of suppressing the deterioration of the characteristics of a semiconductor device by suppressing the above.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体基
板では、シリコン基板の、半導体素子を形成する領域の
境界部に横断面V字状の溝を形成し、化合物半導体層を
前記溝内にも連続して形成したことを前記課題の解決手
段とした。このような化合物半導体基板によれば、横断
面V字状の溝が化合物半導体層の応力やさらにこれの上
に形成される層間絶縁膜の応力を緩和するので、シリコ
ン基板にそりや欠陥が生ずるのが抑制される。
In the compound semiconductor substrate of the present invention, a groove having a V-shaped cross section is formed in a boundary portion of a region for forming a semiconductor element on a silicon substrate, and a compound semiconductor layer is formed in the groove. The continuous formation is also considered as the means for solving the above-mentioned problems. According to such a compound semiconductor substrate, the groove having a V-shaped cross section relaxes the stress of the compound semiconductor layer and the stress of the interlayer insulating film formed thereon, so that a warp or a defect occurs in the silicon substrate. Is suppressed.

【0007】また、本発明の化合物半導体基板の製造方
法では、シリコン基板の、結晶構造上の(100)面に
おける所定箇所を異方性エッチングして該シリコン基板
の所定箇所に横断面V字状の溝を形成する工程と、この
シリコン基板の前記溝を形成した側の表面に化合物半導
体層をエピタキシャル成長させる工程とを備えたことを
前記課題の解決手段とした。このような化合物半導体基
板の製造方法によれば、シリコン基板の結晶構造上にお
ける(100)面と(111)面とのエッチング速度を
利用することにより、異方性エッチングによってシリコ
ン基板の(100)面に容易に横断面V字状の溝を形成
することができる。そして、このような溝を形成した面
上に化合物半導体層をエピタキシャル成長させることか
ら、横断面V字状の溝によって化合物半導体層の応力や
さらにこれの上に形成される層間絶縁膜の応力を緩和す
ることができ、これによりシリコン基板にそりや欠陥が
生ずるのを抑制することが可能になる。
In the method of manufacturing a compound semiconductor substrate of the present invention, a predetermined portion of the (100) plane of the crystal structure of the silicon substrate is anisotropically etched to form a V-shaped cross section at the predetermined portion of the silicon substrate. The method for forming the groove is provided, and the step of epitaxially growing the compound semiconductor layer on the surface of the silicon substrate on which the groove is formed is provided as the means for solving the problems. According to such a method of manufacturing a compound semiconductor substrate, by utilizing the etching rates of the (100) plane and the (111) plane on the crystal structure of the silicon substrate, the (100) plane of the silicon substrate is anisotropically etched. A groove having a V-shaped cross section can be easily formed on the surface. Then, since the compound semiconductor layer is epitaxially grown on the surface in which such a groove is formed, the stress of the compound semiconductor layer and the stress of the interlayer insulating film formed thereon are relaxed by the groove having the V-shaped cross section. As a result, it becomes possible to suppress the occurrence of warpage and defects in the silicon substrate.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
より詳しく説明する。図1は本発明の化合物半導体基板
を用いて形成されたMESFETの概略構成を示す図で
あり、図1中符号10はGaAsFETと呼ばれるME
SFET、11はシリコン基板(シリコンウエハ)12
とこれの上に形成されたi−GaAs層(化合物半導体
層)13とによって構成される化合物半導体基板であ
る。なお、図1および後述する図3(a)〜(c)につ
いては、各層の厚さやV溝の深さについて、見やすくす
るため実際のものとは全く異なる寸法にしており、した
がってその相対的な大小等については、本発明は図面の
記載に限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to its embodiments. FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a MESFET formed by using the compound semiconductor substrate of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 is an ME called GaAsFET.
SFET, 11 is a silicon substrate (silicon wafer) 12
And a i-GaAs layer (compound semiconductor layer) 13 formed thereon, which is a compound semiconductor substrate. In addition, in FIG. 1 and FIGS. 3A to 3C described later, the thickness of each layer and the depth of the V-groove are completely different from the actual ones for the sake of clarity, and therefore the relative values thereof are not shown. The present invention is not limited to the description of the drawings in terms of size and the like.

【0009】化合物半導体基板11は、そのシリコン基
板12の結晶構造が、i−GaAs層13を形成した側
の面が(100)面となるように配置構成されたもの
で、i−GaAs層13を形成した側の面に横断面V字
状の溝(以下、V溝と称する)14を多数形成したもの
である。ここで、これらV溝14…は、後述するように
シリコン基板12が異方性エッチングされることによ
り、(100)面に対して斜めになる(111)面が露
出し、これにより横断面V字状の溝に形成されたもので
ある。また、これらV溝14…は、後述するようにi−
GaAs層13上に形成されるMESFET10…の単
位領域の境界部に形成配置されたものであり、開口幅が
400μm程度、深さが300μm程度に形成されたも
のである。
The compound semiconductor substrate 11 is arranged so that the crystal structure of the silicon substrate 12 is such that the surface on which the i-GaAs layer 13 is formed is the (100) plane. A large number of grooves having a V-shaped cross section (hereinafter, referred to as V grooves) 14 are formed on the surface on which the grooves are formed. Here, in the V-grooves 14 ..., The (111) plane that is oblique to the (100) plane is exposed by the anisotropic etching of the silicon substrate 12 as described later, and as a result, the cross section V It is formed in a V-shaped groove. Further, these V grooves 14 ...
The MESFETs 10 ... Formed on the GaAs layer 13 are formed and arranged at the boundaries of the unit regions, and have an opening width of about 400 μm and a depth of about 300 μm.

【0010】i−GaAs層13は、半絶縁性基板とし
て機能するもので、シリコン基板12の上にエピタキシ
ャル成長させられて厚さ0.3μm程度に形成されたも
のである。ここで、このi−GaAs層13は、当然シ
リコン基板12の前記V溝14内にも連続して形成され
たものであり、前記したように該V溝14の深さより十
分薄い膜厚で形成されたものである。また、i−GaA
s層13の上には、図6に示した従来のMESFET1
と同様にn−GaAs層15、n+ −GaAs層16
が、エピタキシャル成長によってこの順に形成されてい
る。n−GaAs層15はMESFET10の動作層と
して機能するものであり、また、n+ −GaAs層16
はこの上に形成されたソース電極17、ドレイン電極1
8とのオーミック性を確保するために形成されたもので
ある。なお、n+ −GaAs層16は図6に示した従来
のMESFET1と同様にその一部がエッチングされ、
下層であるn−GaAs層4を露出させており、この露
出部にゲート電極19が形成されることによって前述し
たようにゲート電極19は、n−GaAs層17上に形
成されたものとなっている。
The i-GaAs layer 13 functions as a semi-insulating substrate, and is epitaxially grown on the silicon substrate 12 to have a thickness of about 0.3 μm. Here, the i-GaAs layer 13 is naturally formed continuously in the V-groove 14 of the silicon substrate 12, and as described above, is formed with a film thickness sufficiently smaller than the depth of the V-groove 14. It was done. In addition, i-GaA
On the s layer 13, the conventional MESFET 1 shown in FIG.
Similarly to n-GaAs layer 15 and n + -GaAs layer 16
Are formed in this order by epitaxial growth. The n-GaAs layer 15 functions as an operating layer of the MESFET 10, and the n + -GaAs layer 16 is also provided.
Is the source electrode 17 and the drain electrode 1 formed on this
It was formed in order to ensure ohmic contact with No. 8. The n + -GaAs layer 16 is partially etched as in the conventional MESFET 1 shown in FIG.
The lower n-GaAs layer 4 is exposed, and the gate electrode 19 is formed on this exposed portion, so that the gate electrode 19 is formed on the n-GaAs layer 17, as described above. There is.

【0011】ソース電極17およびドレイン電極18
は、いずれも(AuGe/Ni/Au)からなる積層電
極となっており、ゲート電極19は、(Ti/Pt/A
u)からなる積層電極となっている。前記V溝14によ
って区画されるMESFET10の単位領域には、該V
溝14の内側にそれぞれアイソレーション部20が形成
されている。このアイソレーション部20は、素子分離
を行うためのもので、後述するようにn+ −GaAs層
16、n−GaAs層15にO+ イオンが注入されるこ
とによって形成されたものである。また、図示しないも
のの、n+ −GaAs層16上には、ソース電極17、
ドレイン電極18、ゲート電極19を覆って層間絶縁膜
が形成されている。そして、V溝14…上の位置でダイ
シングされることによって各単位毎のMESFET10
が形成されるようになっている。
Source electrode 17 and drain electrode 18
Are laminated electrodes made of (AuGe / Ni / Au), and the gate electrode 19 is made of (Ti / Pt / A).
u) is a laminated electrode. In the unit area of the MESFET 10 defined by the V groove 14, the V
Isolation portions 20 are formed inside the grooves 14, respectively. The isolation section 20 is for element isolation, and is formed by implanting O + ions into the n + -GaAs layer 16 and the n-GaAs layer 15 as described later. Although not shown, the source electrode 17, on the n + -GaAs layer 16,
An interlayer insulating film is formed so as to cover the drain electrode 18 and the gate electrode 19. Then, the MESFET 10 for each unit is diced at a position above the V groove 14.
Is formed.

【0012】次に、このような構成のMESFET10
の製造方法に基づき、本発明の化合物半導体基板の製造
方法について説明する。まず、上面の結晶構造が(10
0)面であるシリコン基板(シリコンウエハ)12を用
意し、このシリコン基板12の上面にプラズマCVD法
によって酸化膜〔SiOx 〕(図示せず)を堆積形成す
る。次に、この酸化膜の上にレジスト層(図示せず)を
形成し、さらに公知のリソグラフィ技術によってこれを
パターニングし、V溝14の形成箇所、すなわちMES
FET10の構造を形成する領域の境界部を開口したレ
ジストパターン(図示せず)を形成する。
Next, the MESFET 10 having such a configuration
The manufacturing method of the compound semiconductor substrate of the present invention will be described based on the manufacturing method of. First, the crystal structure of the upper surface is (10
A silicon substrate (silicon wafer) 12 which is a (0) surface is prepared, and an oxide film [SiO x ] (not shown) is deposited and formed on the upper surface of the silicon substrate 12 by a plasma CVD method. Next, a resist layer (not shown) is formed on the oxide film, and the resist layer is patterned by a known lithographic technique to form the V groove 14, that is, the MES.
A resist pattern (not shown) having an opening at the boundary of the region forming the structure of the FET 10 is formed.

【0013】次いで、形成したレジストパターンをマス
クとして前記酸化膜をエッチングし、該酸化膜におけ
る、MESFET10の構造を形成する領域の境界部を
幅400μm程度の溝状に開口する。続いて、このエッ
チング後の酸化膜をマスクとし、KOH水溶液を用い、
酸化膜を形成した側の面、すなわちシリコン基板12の
(100)面側を前記KOH水溶液中に浸すことによ
り、異方性エッチングを行う。このようにして異方性エ
ッチングを行うと、シリコン基板12はその結晶構造上
の(100)面に対し、約55°の角度にある(11
1)面のエッチングレートが1/200と非常に遅いこ
とから、シリコン基板12の(100)面がエッチング
されて(111)面が露出し、これにより図2に示すよ
うに横断面V字状の開口部、すなわちV溝14が形成さ
れる。そして、この異方性エッチングを終了した後、H
F水溶液によってマスクとした酸化膜を除去し、これに
より図3(a)に示すようにV溝14…を所定箇所に形
成したシリコン基板12を得る。
Next, the oxide film is etched by using the formed resist pattern as a mask, and a boundary portion of a region in the oxide film where the structure of the MESFET 10 is formed is opened in a groove shape having a width of about 400 μm. Then, using the oxide film after this etching as a mask, using a KOH aqueous solution,
Anisotropic etching is performed by immersing the surface on which the oxide film is formed, that is, the (100) surface side of the silicon substrate 12 in the KOH aqueous solution. When anisotropic etching is performed in this manner, the silicon substrate 12 is at an angle of about 55 ° with respect to the (100) plane on the crystal structure (11
Since the etching rate of the 1) plane is as low as 1/200, the (100) plane of the silicon substrate 12 is etched to expose the (111) plane, which results in a V-shaped cross section as shown in FIG. , The V groove 14 is formed. After completing this anisotropic etching, H
The oxide film used as the mask is removed by the aqueous solution of F, and as a result, the silicon substrate 12 having the V-grooves 14 ...

【0014】次いで、このV溝14…を形成したシリコ
ン基板12上に、図3(b)に示すようにi−GaAs
層13を0.3μm程度の厚さにエピタキシャル成長さ
せ、続いてこれの上にn−GaAs層15を50〜15
0nm程度の厚さにエピタキシャル成長させ、さらにこ
れの上にn+ −GaAs層16を50nm程度の厚さに
エピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長として
具体的には、i−GaAs層13についてはトリメチル
ガリウム((CH3 3 Ga;TMG)とアルシン(A
sH3 )とを原料ガスとしたMOCVD法(有機金属気
相成長法)で成長させる。また、n型のGaAs層1
5、16については、先のMOCVD法において原料ガ
スにSiH4 ガスを加え、Siをドープすることによっ
て成長させる。
Then, as shown in FIG. 3B, i-GaAs is formed on the silicon substrate 12 having the V-grooves 14 ...
The layer 13 is epitaxially grown to a thickness of about 0.3 μm, and then an n-GaAs layer 15 is formed on the layer 13 by 50 to 15 nm.
Epitaxial growth is performed to a thickness of about 0 nm, and an n + -GaAs layer 16 is further epitaxially grown thereon to a thickness of about 50 nm. Specifically, as the epitaxial growth, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga; TMG) and arsine (A) are used for the i-GaAs layer 13.
sH 3 ) is used as a source gas to grow by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). In addition, the n-type GaAs layer 1
Regarding Nos. 5 and 16, SiH 4 gas was added to the source gas in the MOCVD method described above to grow Si by doping Si.

【0015】次いで、素子分離を行うため、必要な箇
所、この例では公知のレジスト法によりV溝14の両側
にそれぞれO+ イオンを注入し、アイソレーションを行
ってアイソレーション部20を形成する。次いで、ソー
ス電極17およびドレイン電極18の形成箇所を除く位
置にレジストパターンを形成し、その状態でAuGe/
Ni/Auを電子ビーム蒸着(EB蒸着)し、その後リ
フトオフによってレジストパターンを除去し、図3
(c)に示すように所定の位置にのみソース電極17、
ドレイン電極18を形成する。
Next, in order to perform element isolation, O + ions are implanted into necessary portions, that is, both sides of the V groove 14 in this example by a known resist method, and isolation is performed to form an isolation portion 20. Next, a resist pattern is formed at positions other than the positions where the source electrode 17 and the drain electrode 18 are formed, and AuGe /
Ni / Au was subjected to electron beam evaporation (EB evaporation), and then the resist pattern was removed by lift-off.
As shown in (c), the source electrode 17 is provided only at a predetermined position,
The drain electrode 18 is formed.

【0016】次いで、n+ −GaAs層16の所定位置
をエッチングしてリセス構造とし、さらにゲート電極1
9の形成箇所を除く位置レジストターンを形成し、その
状態でTi/Pt/Auを電子ビーム蒸着(EB蒸着)
する。そして、リフトオフすることによって図3(c)
に示すように所定の位置にのみゲート電極19を形成す
る。その後、これらソース電極17、ドレイン電極18
およびゲート電極19を覆って層間絶縁膜(図示略)を
形成し、さらに図4に示したV溝14…の形成箇所上に
てダイシングすることにより、図5に示すような単一の
MESFET10を得る。
Next, a predetermined position of the n + -GaAs layer 16 is etched to form a recess structure, and the gate electrode 1
A resist turn is formed except for the position where 9 is formed, and Ti / Pt / Au is electron beam evaporated (EB evaporated) in that state.
I do. Then, by lifting off, as shown in FIG.
As shown in, the gate electrode 19 is formed only at a predetermined position. After that, these source electrode 17 and drain electrode 18
An interlayer insulating film (not shown) is formed to cover the gate electrode 19 and the gate electrode 19, and the single MESFET 10 as shown in FIG. obtain.

【0017】このようなMESFET10において、使
用される化合物半導体基板11にあっては、V溝14…
がi−GaAs層13(化合物半導体層)の応力やn−
GaAs層15、n+ −GaAs層16、さらにはこれ
の上に形成される層間絶縁膜の応力を緩和するので、シ
リコン基板12にそりや欠陥が生ずるのを抑制すること
ができ、これにより該化合物半導体基板11に形成した
MESFET10の、前記そりや欠陥に起因する特性劣
化を防止することができる。また、V溝14が、i−G
aAs層13の厚さより深く形成されていることから、
該i−GaAs層13にもV溝14に対応する溝部が形
成され、これによりi−GaAs層13上に形成される
n−GaAs層15、n+ −GaAs層16の応力につ
いてもこれを緩和することができる。
In the compound semiconductor substrate 11 used in the MESFET 10 as described above, the V groove 14 ...
Is the stress of the i-GaAs layer 13 (compound semiconductor layer) or n-
Since the stress of the GaAs layer 15, the n + -GaAs layer 16 and the interlayer insulating film formed thereon is relieved, the silicon substrate 12 can be prevented from being warped or defective. It is possible to prevent the characteristic deterioration of the MESFET 10 formed on the compound semiconductor substrate 11 due to the warpage and defects. In addition, the V groove 14 is i-G
Since it is formed deeper than the thickness of the aAs layer 13,
A groove portion corresponding to the V groove 14 is also formed in the i-GaAs layer 13, so that the stress of the n-GaAs layer 15 and the n + -GaAs layer 16 formed on the i-GaAs layer 13 is also relaxed. can do.

【0018】さらに、MESFET10を形成した後化
合物半導体基板11をダイシングするに際しては、化合
物半導体基板11におけるMESFET10の形成領域
の境界部にV溝14…が配設されていることから、特に
該V溝14…がi−GaAs層13の厚さより深く形成
されていれば、その上に形成されるn+ −GaAs層1
6上にも溝が形成されることにより、この溝上をダイシ
ングすることによってダイシング工程そのものを容易に
することができる。また、このような化合物半導体基板
11の製造方法にあっては、V溝14…を形成すること
によってi−GaAs層13(化合物半導体層)の応力
やさらにこれの上に形成される層間絶縁膜の応力を緩和
することができ、これによりシリコン基板12にそりや
欠陥が生ずるのを抑制することができる。
Further, when the compound semiconductor substrate 11 is diced after the MESFET 10 is formed, since the V-grooves 14 ... Are arranged at the boundary portion of the formation region of the MESFET 10 in the compound semiconductor substrate 11, the V-groove is particularly used. 14 is formed deeper than the thickness of the i-GaAs layer 13, the n + -GaAs layer 1 formed thereon
Since the groove is formed on the groove 6, the dicing process itself can be facilitated by dicing the groove. In addition, in the method of manufacturing the compound semiconductor substrate 11 as described above, the stress of the i-GaAs layer 13 (compound semiconductor layer) and the interlayer insulating film formed thereon are further formed by forming the V grooves 14. The stress of 1 can be relaxed, and as a result, warpage and defects in the silicon substrate 12 can be suppressed.

【0019】なお、前記例ではKOH水溶液を用いてシ
リコン基板12の異方性エッチングを行ったが、本発明
はこれに限定されることなく、アルカリ系のもの、例え
ば、ヒドラジンやEPW(エチレンジアミン−ピテカテ
コール−水)、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニ
ウム)などを用いて異方性エッチングを行うこともでき
る。また、前記例ではi−GaAs層13のみを本発明
の化合物半導体層としたが、例えばi−GaAs層13
にn−GaAs層15を加えてこれらを化合物半導体層
としてもよく、さらにはn+ −GaAs層16をも加え
てこれらを化合物半導体層としてもよい。
In the above example, the silicon substrate 12 was anisotropically etched using a KOH aqueous solution, but the present invention is not limited to this. For example, alkaline ones such as hydrazine and EPW (ethylenediamine-) are used. Anisotropic etching can also be performed using Pitecatechol-water), TMAH (tetramethylammonium hydroxide), or the like. Further, in the above example, only the i-GaAs layer 13 was used as the compound semiconductor layer of the present invention.
The n-GaAs layer 15 may be added thereto to form a compound semiconductor layer, and the n + -GaAs layer 16 may be added to form a compound semiconductor layer.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明の化合物半導
体基板は、横断面V字状の溝が化合物半導体層の応力や
さらにこれの上に形成される層間絶縁膜の応力を緩和す
るので、シリコン基板にそりや欠陥が生ずるのを抑制す
ることができ、これにより該化合物半導体基板に形成し
た半導体素子の、前記そりや欠陥に起因する特性劣化を
防止することができる。
As described above, in the compound semiconductor substrate of the present invention, the groove having a V-shaped cross section relieves the stress of the compound semiconductor layer and the stress of the interlayer insulating film formed thereon. It is possible to suppress warpage and defects from occurring in the silicon substrate, and thereby prevent characteristic deterioration of the semiconductor element formed on the compound semiconductor substrate due to the warpage and defects.

【0021】また、本発明の化合物半導体基板の製造方
法は、シリコン基板の結晶構造上における(100)面
と(111)面とのエッチング速度を利用することによ
り、異方性エッチングによってシリコン基板の(10
0)面に容易に横断面V字状の溝を形成することができ
るようにしたものであるから、このような溝を形成した
面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、該横断面V字状の溝によって化合物半導体層の
応力やさらにこれの上に形成される層間絶縁膜の応力を
緩和することができ、これによりシリコン基板にそりや
欠陥が生ずるのを抑制することができる。
In addition, the method of manufacturing a compound semiconductor substrate of the present invention utilizes the etching rates of the (100) plane and the (111) plane on the crystal structure of the silicon substrate, whereby anisotropic etching of the silicon substrate is performed. (10
Since a groove having a V-shaped cross section can be easily formed on the (0) plane, the cross section V can be formed by epitaxially growing a compound semiconductor layer on the surface on which such a groove is formed. The V-shaped groove can relieve the stress of the compound semiconductor layer and the stress of the interlayer insulating film formed thereon, thereby suppressing warpage and defects in the silicon substrate.

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

【図1】本発明の化合物半導体基板を用いたMESFE
Tの概略構成を示す要部側断面図である。
FIG. 1 is a MESFE using the compound semiconductor substrate of the present invention.
It is a principal part side sectional view which shows schematic structure of T.

【図2】V溝の形状を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing the shape of a V groove.

【図3】(a)〜(c)は図1に示したMESFETの
製造方法を工程順に説明するための要部側断面図であ
る。
3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views of the main part for explaining the method of manufacturing the MESFET shown in FIG. 1 in the order of steps.

【図4】シリコン基板上に形成されたV溝の状態を説明
するための平面図である。
FIG. 4 is a plan view for explaining a state of a V groove formed on a silicon substrate.

【図5】単一のMESFETの状態を示す拡大平面図で
ある。
FIG. 5 is an enlarged plan view showing a state of a single MESFET.

【図6】従来のMESFETの概略構成を示す要部側断
面図である。
FIG. 6 is a side sectional view of a main part showing a schematic configuration of a conventional MESFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 MESFET 11 化合物半導体基板 12 シリコン基板 13 i−GaAs層(化合物半導体層) 14 V溝 15 n−GaAs層 16 n+ −GaAs層10 MESFET 11 compound semiconductor substrate 12 silicon substrate 13 i-GaAs layer (compound semiconductor layer) 14 V groove 15 n-GaAs layer 16 n + -GaAs layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板上に化合物半導体層がエピ
タキシャル成長されてなり、該化合物半導体層の上に複
数の半導体素子が形成される化合物半導体基板におい
て、 前記シリコン基板の、前記半導体素子を形成する領域の
境界部に横断面V字状の溝が形成され、 前記化合物半導体層が前記溝内にも連続して形成されて
なることを特徴とする化合物半導体基板。
1. A compound semiconductor substrate in which a compound semiconductor layer is epitaxially grown on a silicon substrate and a plurality of semiconductor elements are formed on the compound semiconductor layer, wherein a region of the silicon substrate where the semiconductor element is formed. A groove having a V-shaped cross section is formed at a boundary portion of the compound semiconductor layer, and the compound semiconductor layer is continuously formed in the groove.
【請求項2】 前記溝が、前記化合物半導体層の厚さよ
り深く形成されてなることを特徴とする請求項1記載の
化合物半導体基板。
2. The compound semiconductor substrate according to claim 1, wherein the groove is formed deeper than the thickness of the compound semiconductor layer.
【請求項3】 シリコン基板の、結晶構造上の(10
0)面における所定箇所を異方性エッチングして該シリ
コン基板の所定箇所に横断面V字状の溝を形成する工程
と、 このシリコン基板の前記溝を形成した側の表面に化合物
半導体層をエピタキシャル成長させる工程とを備えたこ
とを特徴とする化合物半導体基板の製造方法。
3. A crystalline structure of (10) on a silicon substrate.
0) plane is anisotropically etched to form a groove having a V-shaped cross section at a predetermined position of the silicon substrate, and a compound semiconductor layer is formed on the surface of the silicon substrate on which the groove is formed. And a step of epitaxially growing the compound semiconductor substrate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162669A (en) * 2014-02-28 2015-09-07 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Method of forming epitaxial film having defect-free region on substrate, and substrate with epitaxial film having defect-free region

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JP2015162669A (en) * 2014-02-28 2015-09-07 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Method of forming epitaxial film having defect-free region on substrate, and substrate with epitaxial film having defect-free region

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