JPS60144953A - Semiconductor wafer - Google Patents

Semiconductor wafer

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JPS60144953A
JPS60144953A JP24821683A JP24821683A JPS60144953A JP S60144953 A JPS60144953 A JP S60144953A JP 24821683 A JP24821683 A JP 24821683A JP 24821683 A JP24821683 A JP 24821683A JP S60144953 A JPS60144953 A JP S60144953A
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JP
Japan
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magnesia
layer
substrate
wafer
semiconductor
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Pending
Application number
JP24821683A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Kimura
記村 隆章
Yoshihiro Arimoto
由弘 有本
Shigeo Kodama
児玉 茂夫
Hideki Yamawaki
秀樹 山脇
Masaru Ihara
賢 井原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60144953A publication Critical patent/JPS60144953A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/84Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body
    • H01L21/86Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body the insulating body being sapphire, e.g. silicon on sapphire structure, i.e. SOS

Abstract

PURPOSE:To reduce the misfit of crystal lattices between both magnesia-spinel layer and a semiconductor layer, and to obtain a wafer with the excellent semiconductor layer having few crystal defects by superposing the magnesia-spinel layer and the semiconductor layer on a magnesia substrate in succesion. CONSTITUTION:MgCl2 in a boat 14A at an upper step of a chamber 13 in a reaction tube 11 is heated 18B and gasified, and forwarded on mangnesia wafers 16 by H2 introduced 12A. Al in a boat 14B at a lower step is heated 18A, and AlCl2 is manufactured by HCl fed in together with H2 and forwarded onto the wafers 16. Magnesia- spinel is grown on the wafers 16 heated 18C through a predetermined reaction. Magnesia-spinel having excellent crystallizability is grown within a range of a growth temperature of 750<=T<=1,200 deg.C, the concentration ratio of MgCl2 to AlCl2 of 0.05<= R<=10 and a growth rate of 0.002<=SG<=0.5mum/min, and a lattice constant extends over 7.9-8.15Angstrom . When Si, GaAs, etc. are grown on the wafer, crystal defects are reduced, and electrical characteristics are also improved. Accordingly, when the wafer is used, elements can be isolated completely, and floating capacitance between the wafer and a substrate is also reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、絶縁性結晶基板上に半導体層を形成してなる
半導体ウェハの改良に関する。尚、便宜上、本明細書に
於いて、[半導体ウエノ箇と呼ぶものは、基板に各種の
半導体層を成長させたり、必要な加工を施したもの等の
全てを指称するものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a semiconductor wafer having a semiconductor layer formed on an insulating crystal substrate. For convenience, in this specification, the term "semiconductor substrate" refers to all substrates on which various semiconductor layers are grown or necessary processing is performed.

従来技術と問題点 従来、Sol (silicon on 1nsula
tor)i造の半導体ウェハとしては何種類か知られて
いる。
Conventional technology and problems Conventionally, Sol (silicon on 1nsula
Several types of semiconductor wafers are known.

第1図はそのような半導体ウニ/Sの一例である5O3
(silicon on 5apphire)構造を表
す要部切断側面図である。
Figure 1 shows an example of such a semiconductor urchin/S, 5O3.
(silicon on 5apphire) structure; FIG.

図に於いて、1はサファイア(α−A*2C++)マグ
ネシア・スピネル(MgO・AAzO:+)等からなる
基板、2はシリ−コン(St)層をそれぞれ示している
。尚、MgO・A11’zO3は正確には、(M g 
O) x ・ (Alx O3) I−X (0<x〈
1)であるが、本明細書では前記のように略記する。
In the figure, 1 indicates a substrate made of sapphire (α-A*2C++), magnesia spinel (MgO.AAzO:+), etc., and 2 indicates a silicon (St) layer. In addition, MgO・A11'zO3 is exactly (Mg
O) x ・ (Alx O3) I-X (0<x〈
1), but is abbreviated as described above in this specification.

このウェハを用いて半導体装置を作製した場合には、浮
遊容量が小さくすることができ、また、素子間分離が容
易に且つ完全に行うことができる等、優れた特徴を持っ
ている。
When a semiconductor device is manufactured using this wafer, it has excellent features such as the ability to reduce stray capacitance and the ability to easily and completely isolate elements.

然しなから、欠点もまた存在し、例えば、基板1とシリ
コン層2との熱膨張率が著しく相違しているので、例え
ばシリコン層2を厚く形成した場合にはウェハに大きな
反りを生ずるようになり、通常の半導体装置作製工程で
不都合が生ずる。
However, there are also disadvantages, for example, since the thermal expansion coefficients of the substrate 1 and the silicon layer 2 are significantly different, for example, if the silicon layer 2 is formed thick, the wafer may be warped greatly. This causes inconvenience in the normal semiconductor device manufacturing process.

また、シリコン/サファイア構造のものでは、シリコン
とサファイアとの間の格子定数の相違に起因してシリコ
ンに欠陥が生じ易(、結晶品位が悪い為、MOS (m
etal oxide semiconductor)
)ランジスタは良いとしても、バイポーラ・トランジス
タのように接合が重要な役割を果している半導体装置を
作製すると良い特性のものが得られない。
In addition, in silicon/sapphire structures, defects tend to occur in silicon due to the difference in lattice constant between silicon and sapphire (because of poor crystal quality, MOS (m
metal oxide semiconductor)
) Even if transistors are good, it is not possible to obtain good characteristics when manufacturing semiconductor devices in which junctions play an important role, such as bipolar transistors.

更にまた、シリコン/マグネシア・スピネル構造のもの
では、シリコン層の結晶品位は良好であるが、良質のマ
グネシア・スピネルが得られない為、基板1が割れる事
故を発生し易い。
Furthermore, in the silicon/magnesia spinel structure, although the crystal quality of the silicon layer is good, since high quality magnesia spinel cannot be obtained, the substrate 1 is likely to break.

第2図は第1図に関して説明した従来例の欠点を解消す
る為に本発明者等が開発した半導体ウェハの要部切断側
面図である。
FIG. 2 is a cutaway side view of a main part of a semiconductor wafer developed by the present inventors in order to eliminate the drawbacks of the conventional example explained with reference to FIG.

図に於いて、書はシリコン基板、4はマグネシア・スピ
ネル層、5はシリコン層をそれぞれ示している。
In the figure, numeral 4 indicates a silicon substrate, numeral 4 indicates a magnesia spinel layer, and numeral 5 indicates a silicon layer.

この従来例は、シリコン基板3の上にマグネシア・スピ
ネル層4をエピタキシャル成長させ、その上に更にシリ
コン層5をエピタキシャル成長させた構成になっている
ので、マグネシア・スピネル層の結晶性は良好であり、
シリコン層5の結晶品位も第1図に示した従来例のもの
と比較すると優れていて、バイポーラ・トランジスタを
形成することも充分に可能である。
This conventional example has a structure in which a magnesia spinel layer 4 is epitaxially grown on a silicon substrate 3, and a silicon layer 5 is further epitaxially grown on top of that, so the crystallinity of the magnesia spinel layer is good.
The crystal quality of the silicon layer 5 is also excellent compared to that of the conventional example shown in FIG. 1, and it is fully possible to form a bipolar transistor.

また、マグネシア・スピネル層4がシリコン基板3及び
シリコン層5で挾まれた状態になっているので反りも発
生しない。
Further, since the magnesia spinel layer 4 is sandwiched between the silicon substrate 3 and the silicon layer 5, no warpage occurs.

然しなから、この従来例であっても、結晶品位の面から
見ると完全に満足すべき状態にはなく、未だ改良の余地
が残されている。即ち、この従来例に於いては、積層欠
陥などの結晶欠陥が意外に多い。その原因としては、シ
リコン層5とマグネシア・スピネル層4との間に於ける
結晶格子のミスフィツトが考えられる。また、シリコン
層5に半導体素子を形成した場合の浮遊容量が問題にな
ることもある。
However, even this conventional example is not completely satisfactory in terms of crystal quality, and there is still room for improvement. That is, in this conventional example, there are surprisingly many crystal defects such as stacking faults. A possible cause of this is a crystal lattice misfit between the silicon layer 5 and the magnesia spinel layer 4. Further, stray capacitance when a semiconductor element is formed in the silicon layer 5 may become a problem.

発明の目的 本発明では、マグネシア・スピネル層とシリコン層との
間に於ける結晶格子のミスフィツトを低減し、その結果
、結晶欠陥が少ない良質のシリコン層を有する半導体ウ
ェハを得られるようにするものである。
Purpose of the Invention The present invention reduces crystal lattice misfit between a magnesia spinel layer and a silicon layer, thereby making it possible to obtain a semiconductor wafer having a high quality silicon layer with few crystal defects. It is.

発明の構成 本発明の半導体ウェハは、マグネシア基板上に順に形成
されたマグネシア・スピネル層及び半導体層を有してな
る構成になっている。
Structure of the Invention The semiconductor wafer of the present invention has a structure including a magnesia spinel layer and a semiconductor layer formed in this order on a magnesia substrate.

本発明者等の実験に依ると、例えば、引き上げ法で得ら
れるマグネシア基板上には非常に優れた品質のマグネシ
ア・スピネル層を成長させることができるので、前記構
成のようにすると、最上層であるシリコン、砒化ガリウ
ム(GaAs’)、g化ガリウム(GaP)等の半導体
層には結晶欠陥がな(、極めて良質なものとなる。
According to experiments conducted by the present inventors, for example, it is possible to grow a magnesia spinel layer of very high quality on a magnesia substrate obtained by the pulling method. Some semiconductor layers, such as silicon, gallium arsenide (GaAs'), and gallium oxide (GaP), have no crystal defects (and are of extremely high quality).

発明の実施例 第3図は本発明一実施例の要部切断側面図である。Examples of the invention FIG. 3 is a cutaway side view of essential parts of an embodiment of the present invention.

図に於いて、6はマグネシア(M g O)基板、7は
マグネシア・スピネル層、8はシリコン層をそれぞれ示
している。
In the figure, 6 indicates a magnesia (M g O) substrate, 7 indicates a magnesia spinel layer, and 8 indicates a silicon layer.

この実施例に於けるマグネシア基板6は絶縁物であり、
現在、この上に前記シリコン層8などの半導体層を成長
させることは不可能である。然しなから、マグネシア・
スピネル層7は良質のものを成長させることができるの
で、そのマグネシア・スピネル層7上に前記シリコン層
8などの半導体層を成長させると、その半導体層は結晶
欠陥がない高品質のものとなり、しかも、浮遊容量とし
てはSOS構造なみになる。
The magnesia substrate 6 in this embodiment is an insulator,
Currently, it is not possible to grow a semiconductor layer such as the silicon layer 8 on top of this. However, magnesia
Since the spinel layer 7 can be grown in high quality, if a semiconductor layer such as the silicon layer 8 is grown on the magnesia spinel layer 7, the semiconductor layer will be of high quality without crystal defects. Moreover, the stray capacitance is equivalent to the SOS structure.

第4図は本発明に於いてマグネシア基板にマグネシア・
スピネル層を成長させた際に用いた気相成長装置の要部
説明図である。
FIG. 4 shows magnesia on a magnesia substrate in the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the main parts of a vapor phase growth apparatus used when growing a spinel layer.

図に於いて、11は反応管、12A、12B。In the figure, 11 is a reaction tube, 12A, 12B.

12Cはガス導入管、13はソース・チェンバ、14A
、14Bはソース・ポート、15はウェハ・ホルダ、1
6ばウェハ、17は排気管、18A。
12C is a gas introduction pipe, 13 is a source chamber, 14A
, 14B is a source port, 15 is a wafer holder, 1
6B wafer, 17 exhaust pipe, 18A.

18B、18Cは抵抗炉、19A、19B、19Cはガ
スの流入を表す矢印をそれぞれ示している。
18B and 18C are resistance furnaces, and 19A, 19B, and 19C are arrows indicating gas inflow, respectively.

この装置に於いては、反応管11内に設置されたソース
・チェンバ13の上段には塩化マグネシウム(MgCn
z)を入れたソース・ボート14Aが配置され、それが
抵抗炉18Bで加熱されて気体状のMgCl!2が発生
し、その気体状のMgCl2はガス導入管12Aから送
入されキャリヤ・ガスとして作用するH2ガスに依って
ウニハエ6上に送られる。
In this apparatus, magnesium chloride (MgCn
A source boat 14A containing MgCl! 2 is generated, and the gaseous MgCl2 is sent onto the sea urchin fly 6 by the H2 gas which is introduced from the gas introduction pipe 12A and acts as a carrier gas.

また、ソース・チェンバ13の下段には金属アルミニウ
ム(A/)を入れたソース・ボート14Bが配置され、
それが抵抗炉18Aで加熱されていて、ガス導入管12
Bからキャリヤ・ガスであるHzガスと共に送入される
HC7!ガスと反応して気体状の塩化アルミニウム(A
βCX3)を発生し、前記同様、ウニハエ6上に送られ
る。
In addition, a source boat 14B containing metal aluminum (A/) is arranged in the lower stage of the source chamber 13,
It is heated in the resistance furnace 18A, and the gas introduction pipe 12
HC7, which is sent from B together with the carrier gas Hz gas! Reacts with gas to form gaseous aluminum chloride (A
βCX3) is generated and sent onto the sea urchin fly 6 as before.

更にまた、ガス導入管12Cからキャリヤ・ガスである
Hzガスと共に送入されるco2ガスは同じようにウェ
ハ16上に送られている。
Furthermore, the CO2 gas, which is introduced from the gas introduction pipe 12C together with the Hz gas as a carrier gas, is also sent onto the wafer 16.

このような雰囲気中で、抵抗炉18Cに依り加熱されて
いるウェハ16上では、次式に見られるような反応を生
じてマグネシア・スピネルが成長する。
In such an atmosphere, on the wafer 16 heated by the resistance furnace 18C, a reaction as shown in the following equation occurs and magnesia spinel grows.

M g Cl z +2 A ll CII 3 + 
4 COz 千4 Hz→Mg0−AA’203+8H
CI! +4CO前記のようにして成長実験を行った際
の条件を列挙すると次ぎに示す通りである。
M g Cl z +2 A ll CII 3 +
4 COz 1,000 4 Hz → Mg0-AA'203+8H
CI! +4CO The conditions under which the growth experiment was conducted as described above are listed below.

■ 基板 材料:マグネシア 面指数:(100ン 形状:3×3(cm〕の正方形 厚さ70.5’(+u) ■ マグネシア・スピネル 成長温度T sub = 92 s (℃〕MgCA2
温度T+ = 830 C’C)CO2流ff1p l
 = 200 (cc/分〕HCII流MFz = 2
5 Ccc1分〕H2流量F3 =20 CI!/分〕 成長速度S、=200C人/分〕 成長膜厚t=1..Orμm〕 第5図は前記のようにして形成したマグネシア基板/マ
グネシア・スピネル層なる構造に於けるX線回折のロッ
キング・カーブを示す線図を表している。
■ Substrate material: Magnesia Surface index: (100-inch shape: 3 x 3 (cm) square thickness 70.5' (+u) ■ Magnesia spinel growth temperature T sub = 92 s (℃) MgCA2
Temperature T+ = 830 C'C) CO2 flowff1p l
= 200 (cc/min) HCII style MFz = 2
5 Ccc 1 minute] H2 flow rate F3 = 20 CI! /min] Growth rate S, = 200 C person/min] Growth film thickness t = 1. .. Or μm] FIG. 5 is a diagram showing the rocking curve of X-ray diffraction in the magnesia substrate/magnesia spinel layer structure formed as described above.

これから判るように、前記のようにして成長を行った場
合、格子定数4.17 C人)、2倍格子8.34(λ
〕 (回折角2θ−43,4°)のマグネシア基板上に
格子定数8.03C人〕 (回折角2θ−45,16)
のマグネシア・スピネル層が形成されている。
As can be seen, when the growth is performed as described above, the lattice constant is 4.17 C) and the double lattice is 8.34 (λ
] (Lattice constant 8.03C on a magnesia substrate with diffraction angle 2θ-43,4°)] (Diffraction angle 2θ-45,16)
A layer of magnesia spinel is formed.

前記の条件で作製されたウェハ16上に、従来から多用
されているモノシラン(SiH4)ガスの熱分解に依る
気相エピタキシャル成長法にて、成長温度を950(”
C)、成長速度を0.8 〔μm/分〕として膜厚が1
0〔μm〕であるシリコン層を成長させた。
On the wafer 16 fabricated under the above conditions, a growth temperature of 950 ("
C), the growth rate is 0.8 [μm/min] and the film thickness is 1
A silicon layer with a thickness of 0 [μm] was grown.

このようにして成長されたシリコン層の表面状態は良好
で有り、また、結晶欠陥も少ない。そして、電気的特性
としては、電子のホール移動度は950 Ccm /v
s) 、濃度はl X I Q +6(cm−3)であ
った。
The surface condition of the silicon layer grown in this manner is good, and there are few crystal defects. As for electrical properties, the hole mobility of electrons is 950 Ccm/v.
s), the concentration was lXIQ+6 (cm-3).

ところで、本発明者等は、マグネシア・スピネルの成長
条件として、スピネル成長温度Tを、750(℃)≦T
≦1200(”C) 塩化マグネシウムと塩化アルミニウムの濃度比Rを、 0.05≦R≦10 成長速度を、 0.002Cμm/分〕≦5c SG≦0.5〔μm/分〕 のように変化させて成長実験を行ったが、何れの場合に
於いても結晶性が良好なマグネシア・スピネルが成長し
、その格子定数aば7.9 〔人〕乃至8.’15(人
〕であった。
By the way, the present inventors set the spinel growth temperature T to 750 (°C)≦T as the growth conditions for magnesia spinel.
≦1200 (“C) The concentration ratio R of magnesium chloride and aluminum chloride is changed as follows: 0.05≦R≦10 The growth rate is changed as follows: 0.002C μm/min]≦5c SG≦0.5 [μm/min] In all cases, magnesia spinel with good crystallinity was grown, and its lattice constant was 7.9 to 8.15. .

ところで、従来、Sol構造の半導体ウェハに於いて、
半導体基板に凹所を形成し、該凹所内に半導体素子を形
成する為の半導体領域を他から絶縁して設けることに依
り、高耐圧の絶縁性を得る技術が知られているが、この
ようなウェハを製造した場合、前記と同様に高品質のシ
リコン層が得られず、また、イオン注入法を適用してシ
リコン半導体基板中に二酸化シリコン(Si02)層を
形成し、それを絶縁基板として利用したり、また、シリ
コン半導体基板に凸部を形成し、その上に二酸化シリコ
ン層と多結晶シリコン層とを交互に積層することに依り
絶縁基板を形成してからシリコン半導体基板を裏面から
研磨して前記凸部を残して他を全て除去する技術も知ら
れているが、これ等は何れもコストが高くなる。
By the way, conventionally, in a semiconductor wafer with a Sol structure,
A known technique is to obtain insulation with high voltage resistance by forming a recess in a semiconductor substrate and providing a semiconductor region for forming a semiconductor element in the recess insulated from other parts. If a wafer is manufactured, a high quality silicon layer cannot be obtained as in the above case, and a silicon dioxide (Si02) layer is formed in a silicon semiconductor substrate by applying the ion implantation method, and it is used as an insulating substrate. Alternatively, an insulating substrate is formed by forming a convex part on a silicon semiconductor substrate and alternately stacking a silicon dioxide layer and a polycrystalline silicon layer thereon, and then polishing the silicon semiconductor substrate from the back side. There is also a known technique in which the convex portion is left and all the remaining portions are removed, but all of these methods increase the cost.

然しなから、本発明は、このような構造の半扉体ウェハ
を製造する場合にも極めて有効であり、次ぎに、これに
ついて詳細に説明する。
However, the present invention is also extremely effective in manufacturing a half-door wafer having such a structure, and this will be described in detail next.

第6図は本発明に於ける他の実施例の要部切断側面図で
あり、前記したように、半導体基板に凹所を形成し、該
凹所内に半導体素子を形成する為の半導体領域を他から
絶縁して設けるようにした半導体ウェハを例示している
。尚、この半導体ウェハはバイポーラ半導体装置を製造
する際に用いて好適なものであるが、これに限定される
ことなく、電界効果半導体装置、ダイオード、サイリス
ク等の各種半導体装置を製造する為の半導体ウェハを容
易に得ることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional side view of a main part of another embodiment of the present invention, in which, as described above, a recess is formed in a semiconductor substrate, and a semiconductor region for forming a semiconductor element is formed in the recess. A semiconductor wafer provided insulated from others is illustrated. Although this semiconductor wafer is suitable for manufacturing bipolar semiconductor devices, it is not limited to this, and can be used to manufacture various semiconductor devices such as field effect semiconductor devices, diodes, and SIRIS. Wafers can be easily obtained.

図に於いて、21はマグネシア基板、21Aはマグネシ
ア基板21に形成された凹所、22はマグネシア・スピ
ネル層、23はコレクタ・コンタクト用n+型シリコン
半導体層、24はn型シリコン活性層をそれぞれ示して
いる。
In the figure, 21 is a magnesia substrate, 21A is a recess formed in the magnesia substrate 21, 22 is a magnesia spinel layer, 23 is an n+ type silicon semiconductor layer for collector contact, and 24 is an n type silicon active layer. It shows.

第7図乃至第10図は第6図に見られる実施例を製造す
る場合を解説する為の工程要所に於iる半ざ体ウェハの
要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ
説明する。尚、各図に於いて、第6図に関して説明した
部分と同部分は同記号で指示しである。
FIGS. 7 to 10 are cross-sectional side views of essential parts of semicircular wafers at key points in the process to explain the manufacturing of the embodiment shown in FIG. This will be explained with reference to the figures. In each figure, the same parts as those explained in connection with FIG. 6 are indicated by the same symbols.

第7図参照 ■ 例えば、化学気相堆積(chemicalvapo
ur deposition:CVD)法を適用し、マ
グネシア基板21上に二酸化シリコン膜(図示せず)を
形成し、これに通常のフォト・リソグラフィ技術を適用
することに依りパターニングを行い、凹所形成予定部分
に開口を形成する。
See Figure 7■ For example, chemical vapor deposition (chemical vapor deposition)
A silicon dioxide film (not shown) is formed on the magnesia substrate 21 by applying the ur deposition (CVD) method, and is patterned by applying ordinary photolithography technology to form the area where the recess is to be formed. An opening is formed in the opening.

■ 前記二酸化シリコン膜をマスクとしてマグネシア基
板21のエツチングを行い、製造する半導体装置の寸法
に応じた大きさ及び深さを有する凹所21Aを形成し、
その後、マスクである二酸化シリコン膜を除去する。
(2) Etching the magnesia substrate 21 using the silicon dioxide film as a mask to form a recess 21A having a size and depth corresponding to the dimensions of the semiconductor device to be manufactured;
After that, the silicon dioxide film serving as a mask is removed.

第8図参照 ■ 例えば、気相成長法を適用し、マグネシア・スピネ
ル層22を厚さ例えば1 [μm〕程度に成長させる。
See FIG. 8. For example, by applying a vapor phase growth method, the magnesia spinel layer 22 is grown to a thickness of, for example, about 1 μm.

第9図参照 ■ 例えば、気相成長法を適用し、n+型シリコン半導
体層23を厚さ例えば5 〔μm〕程度に成長させる。
See FIG. 9. For example, by applying a vapor phase growth method, the n+ type silicon semiconductor layer 23 is grown to a thickness of, for example, about 5 μm.

第10図参照 ■ 例えば、気相成長法を適用し、n型シリコン活性層
24を厚さ例えば30(μm〕程度に成長させる。
Refer to FIG. 10. For example, by applying a vapor phase growth method, the n-type silicon active layer 24 is grown to a thickness of, for example, about 30 (μm).

第6図参照 ■ 例えば、エツチング法或いはラッピング等の研磨法
を適用し、凹所21A内のn型シリコン活性層24が周
囲から完全に絶縁分離されるまで、不要なn型シリコン
活性層24、n+型シリコン半導体層23、マグネシア
・スピネル層22を除去して表面を平坦にする。
Refer to FIG. 6■ For example, by applying a polishing method such as etching or lapping, unnecessary n-type silicon active layer 24, The n+ type silicon semiconductor layer 23 and magnesia spinel layer 22 are removed to flatten the surface.

このようにして作製された半導体ウェハに於けるシリコ
ン活性層24は、結晶欠陥が少ない高品質のものが得ら
れ、また、高耐圧が得られること云うまでもない。
It goes without saying that the silicon active layer 24 in the semiconductor wafer produced in this way is of high quality with few crystal defects and also has a high breakdown voltage.

前記工程を経て完成された半導体ウェハに通常の技術を
適用してバイポーラ半導体装置を完成することは容易で
ある。また、前記半導体ウェハを用いると、例えば、パ
ワ・トランジスタ及びその駆動回路のように、高電圧回
路と低電圧回路とを併存させることも可能である。
It is easy to complete a bipolar semiconductor device by applying normal techniques to the semiconductor wafer completed through the above steps. Further, when the semiconductor wafer is used, it is also possible to have a high voltage circuit and a low voltage circuit coexisting, for example, a power transistor and its drive circuit.

さて、従来、同一基板上にpnpトランジスタとnpn
トランジスタを形成し相対補半導体装置とすることが知
られ、その場合、横型のpnp トランジスタをnpn
)ランリスクと組合せてダーリントン接続し、見掛は上
、エミッタ接地直流電流増幅率hFEが大きいトランジ
スタを実現しているが、この技術に依ると、素子数が多
くなり、動作速度も低下する等の欠点がある。
Now, conventionally, a pnp transistor and an npn transistor are placed on the same substrate.
It is known to form a transistor into a complementary semiconductor device, in which case a lateral pnp transistor is replaced with an npn transistor.
) In combination with run risk, Darlington connection is used to create a transistor that looks good and has a large common emitter DC current amplification factor hFE, but this technology increases the number of elements and reduces operating speed. There are drawbacks.

然しなから、このような場合にも、本発明に依る半導体
ウェハを用いると非常に好都合であり、良い結果が得ら
れる。
However, even in such cases, the use of the semiconductor wafer according to the invention is very advantageous and good results can be obtained.

次ぎに、この種のトランジスタを製造するのに好適な半
導体ウェハに関する本発明の詳細な説明する。
Next, the present invention will be described in detail regarding a semiconductor wafer suitable for manufacturing this type of transistor.

第11図はその実施例の要部切断側面図を表している。FIG. 11 shows a cutaway side view of essential parts of this embodiment.

図に於いて、31はマグネシア基板、31Aは浅い凹所
、31Bは深い凹所、32はマグネシア・スピネル層、
33はp+型シリコン半導体層、34はp型シリコン半
導体層、35はn+型シリコン半導体層、36はn型シ
リコン半導体層をそれぞれ示している。
In the figure, 31 is a magnesia substrate, 31A is a shallow recess, 31B is a deep recess, 32 is a magnesia spinel layer,
Reference numeral 33 indicates a p + -type silicon semiconductor layer, 34 indicates a p-type silicon semiconductor layer, 35 indicates an n + -type silicon semiconductor layer, and 36 indicates an n-type silicon semiconductor layer.

第12図乃至第15図は第11図に見られる実施例を製
造する場合を解説する為の工程要所に於ける半導体ウェ
ハの要部切断側面図である。以下、これ等の図を参照し
つつ説明する。尚、各図に於いて、第11図に関して説
明した部分と同部分は同記号で指示しである。
12 to 15 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor wafer at key points in the process for explaining the manufacturing of the embodiment shown in FIG. 11. The explanation will be given below with reference to these figures. In each figure, the same parts as those explained in connection with FIG. 11 are indicated by the same symbols.

第12図参照 ■ 例えば、CVD法を適用し、マグネシア基板31上
に二酸化シリコン膜(図示せず)を形成し、これに通常
のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依りパタ
ーニングを行い、凹所形成予定部分に開口を形成する。
See Figure 12 ■ For example, by applying the CVD method, a silicon dioxide film (not shown) is formed on the magnesia substrate 31, and patterning is performed by applying ordinary photolithography technology to the recessed area. An opening is formed in the area to be formed.

■ 前記二酸化シリコン膜をマスクとしてマグネシア基
板31のエツチングを行い、浅い凹所31A及び深い凹
所31Bをを形成し、その後、マスクとして用いた二酸
化シリコン膜を除去する。
(2) The magnesia substrate 31 is etched using the silicon dioxide film as a mask to form shallow recesses 31A and deep recesses 31B, and then the silicon dioxide film used as the mask is removed.

尚、浅い凹所31Aの深さは、例えば、3゜〔μm〕程
度、深い凹所31Bの深さは、例えば、60〔μm〕程
度として良い。
Note that the depth of the shallow recess 31A may be, for example, about 3° [μm], and the depth of the deep recess 31B may be, for example, about 60 [μm].

第13図参照 ■ 例えば、気相成長法を適用し、マグネシア・スピネ
ルJW32を厚さ例えば1 〔μm〕程度に成長させる
See FIG. 13 ■ For example, magnesia spinel JW32 is grown to a thickness of, for example, about 1 [μm] by applying a vapor phase growth method.

第14図参照 ■ 例えば、気相成長法を適用し、p+型シリコン半導
体層33を厚さ例えば5 〔μm〕程度に、n型シリコ
ン半導体層34を厚さ例えば25〔μm〕程度に、n+
型シリコン半導体層35を厚さ例えば5〔μm〕程度に
、n型シリコン半導体層36を厚さ例えば25〔μm〕
程度にそれぞれ順に連続成長させる。
Refer to FIG. 14■ For example, by applying a vapor phase growth method, the p+ type silicon semiconductor layer 33 is formed to a thickness of, for example, about 5 [μm], and the n-type silicon semiconductor layer 34 is formed to a thickness of, for example, about 25 [μm].
The thickness of the type silicon semiconductor layer 35 is about 5 [μm], for example, and the thickness of the n-type silicon semiconductor layer 36 is about 25 [μm], for example.
Continue to grow each in order.

第11図参照 ■ 例えば、ラッピング等の研磨法を適用し、凹所を形
成していない部分のマグネシア基板31が露出するまで
研磨を行い、不要部分を除去する。
See FIG. 11 ■ For example, by applying a polishing method such as lapping, polishing is performed until the portion of the magnesia substrate 31 in which no recess is formed is exposed, and unnecessary portions are removed.

これに依り、浅い凹所31A内にはマグネシア・スピネ
ル層32及びコレクタ・コンタクト用であるp+型シリ
コン半導体層33で囲まれたn型シリコン半導体層34
が表出され、深い凹所31B内にはマグネシア・スピネ
ル層32及びp+型シリコン半導体層、p型シリコン半
導体層、コレクタ・コレクタ用であるn+型シリコン半
導体層35で囲まれたn型シリコン半導体層36が表出
される。
As a result, in the shallow recess 31A, an n-type silicon semiconductor layer 34 surrounded by a magnesia spinel layer 32 and a p + type silicon semiconductor layer 33 for collector contact is formed.
is exposed, and in the deep recess 31B is an n-type silicon semiconductor surrounded by a magnesia spinel layer 32, a p + type silicon semiconductor layer, a p type silicon semiconductor layer, and an n + type silicon semiconductor layer 35 for collector/collector. Layer 36 is exposed.

このようにして作製された半導体ウェハを用いて半導体
装置を製造する場合、浅い凹所3LA内にはpnp型ト
ランジスタを、また、深い凹所31B内にはnpn型ト
ランジスタを形成するものとする。
When manufacturing a semiconductor device using the semiconductor wafer thus produced, a pnp transistor is formed in the shallow recess 3LA, and an npn transistor is formed in the deep recess 31B.

この実施例に依れば、同一基板上に任意の導電型、不純
物濃度、厚さを有するシリコン層を形成することができ
るから、npn型及びpnp型のトランジスタを併設す
る場合に有効であり、従来、同一基板上では困難とされ
ていた高耐圧、高速の相対補半導体装置を容易に実現す
ることができる。
According to this embodiment, a silicon layer having any conductivity type, impurity concentration, and thickness can be formed on the same substrate, so it is effective when npn type and pnp type transistors are provided together. It is now possible to easily realize a high-voltage, high-speed complementary semiconductor device, which has conventionally been difficult to achieve on the same substrate.

尚、前記実施例では、浅い凹所31Aにpnp型トラン
ジスタ、深い凹所31Bにnpn型トランジスタをそれ
ぞれ形成したが、各導電型シリコン半導体層を形成する
順序を適宜に選択しさえすれば、その逆にすることもで
きる。また、トランジスタのみでなく、トランジスタと
サイリスクなど他の半導体素子との組合せも可能である
ことは云うまでもない。
In the above embodiment, a pnp transistor was formed in the shallow recess 31A, and an npn transistor was formed in the deep recess 31B. You can also do the opposite. It goes without saying that it is also possible to combine not only transistors but also transistors and other semiconductor elements such as silice.

発明の効果 本発明の半導体ウェハは、マグネシア基板上に順に形成
されたマグネシア・スピネル層及び半導体層を有してな
る構造になっていて、マグネシア・スピネル層上に成長
させたシリコン、砒化ガリウム、燐化ガリウムなどの半
導体層は、マグネシア・スピネル層との間の格子ミスフ
ィツトが著しく小さくなっているので、その結果、結晶
欠陥が低減されて高品質のものが得られ、また、電気的
特性も優れている。
Effects of the Invention The semiconductor wafer of the present invention has a structure comprising a magnesia spinel layer and a semiconductor layer formed in this order on a magnesia substrate, and silicon, gallium arsenide, Semiconductor layers such as gallium phosphide have a significantly smaller lattice misfit with the magnesia spinel layer, resulting in fewer crystal defects and higher quality, as well as improved electrical properties. Are better.

従って、この半導体ウェハを用いて半導体装置を製造し
た場合、例えば、完全な素子間分離が可能であり、基板
との間の浮遊容量もSOS構造なみに少なくすることが
できる等価れた特性のものを得ることができる。
Therefore, when a semiconductor device is manufactured using this semiconductor wafer, for example, it is possible to completely isolate the elements, and the stray capacitance with the substrate can be reduced to the same level as an SOS structure. can be obtained.

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

第1図は及び第2図はそれぞれ異なる従来例の要部切断
側面図、第3図は本発明一実施例の要部切断側面図、第
4図は本発明一実施例を製造する場合に用いる気相成長
装置を例示する要部説明図、第5図はマグネシア・スピ
ネル層/マグネシア基板なる構造に於けるX線回折のロ
ッキング・カーブを示す線図、第6図は本発明に於ける
他の実施例の要部切断側面図、第7図乃至第10図は第
6図に見られる実施例を製造する場合を説明する為の工
程要所に於ける半導体ウェハの要部切断側面図、第11
図は本発明に於ける更に他の実施例の要部切断側面図、
第12図乃至第14図は第11図に見られる実施例を製
造する場合を説明する為の工程要所に於ける半導体ウェ
ハの要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、6はマグネシア基板、7はマグネシア・ス
ピネル層、8はシリコン層をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第8図 第10図 第11図 第12図 第13図 第14図
Figures 1 and 2 are cut-away side views of essential parts of different conventional examples, Figure 3 is a cut-away side view of essential parts of an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a diagram showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the rocking curve of X-ray diffraction in the structure of magnesia spinel layer/magnesia substrate, and FIG. 7 to 10 are cut-away side views of main parts of other embodiments, and FIGS. 7 to 10 are cut-away side views of main parts of a semiconductor wafer at key points in the process to explain the case of manufacturing the embodiment shown in FIG. , 11th
The figure is a cutaway side view of a main part of still another embodiment of the present invention.
12 to 14 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor wafer at key points in the process for explaining the manufacturing of the embodiment shown in FIG. 11. In the figure, 6 indicates a magnesia substrate, 7 indicates a magnesia spinel layer, and 8 indicates a silicon layer. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akira Aitani Representative Patent Attorney Hiroshi Watanabe - Figure 8 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マグネシア基板上に順に形成されたマグネシア・スピネ
ル層及び半導体層を有してなることを特徴とする半導体
ウェハ。
A semiconductor wafer comprising a magnesia spinel layer and a semiconductor layer formed in this order on a magnesia substrate.
JP24821683A 1983-12-30 1983-12-30 Semiconductor wafer Pending JPS60144953A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24821683A JPS60144953A (en) 1983-12-30 1983-12-30 Semiconductor wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24821683A JPS60144953A (en) 1983-12-30 1983-12-30 Semiconductor wafer

Publications (1)

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Family

ID=17174905

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JP24821683A Pending JPS60144953A (en) 1983-12-30 1983-12-30 Semiconductor wafer

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