JPS62134965A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62134965A
JPS62134965A JP27537585A JP27537585A JPS62134965A JP S62134965 A JPS62134965 A JP S62134965A JP 27537585 A JP27537585 A JP 27537585A JP 27537585 A JP27537585 A JP 27537585A JP S62134965 A JPS62134965 A JP S62134965A
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substrate
layer
metal layer
semiconductor
gaas
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Takashi Mimura
高志 三村
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    • 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
    • H01L21/8252Manufacture 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 a semiconductor, using III-V technology

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は、目的に応じて選択した基板上に、他の基板
上にエピタキシャル成長した半導体層を金属層を介して
接着し、成長基板を除去して半導体装置を形成すること
により、 半導体装置の特性の改善、異種の素子の集積化、経済性
の向上などを可能とするものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体装置に用い
るウェーハの製造方法に関する。
半導体集積回路装置のトランジスタ素子等は、通常バル
ク単結晶半導体基板もしくはこれにエピタキシャル成長
した半導体層に形成されているが、支持体としての基板
が選択できれば装置特性の改善、製造プロセス上の利便
などが得られるためにその実現が要望されている。
〔従来の技術〕
例えばシリコン(St) MOS半導体装置等ではその
半導体材料として通常バルク単結晶半導体基板のみが用
いられているが、Siバイポーラ装置等ではそのトラン
ジスタ素子がバルク単結晶半導体基板とこれにエピタキ
シャル成長した単結晶層とに跨がって形成されることが
多い。
これに対して、例えばヘテロ接合電界効果トランジスタ
、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ホットエレクト
ロントランジスタ等の化合物半導体装置では、バルク単
結晶基板上にエピタキシャル成長した半導体層にそのト
ランジスタ素子の活性領域が形成されることが多い。そ
の−例として従来のへテロ接合電界効果トランジスタの
模式側断面図を第2図に示す。
本従来例では例えば分子線エピタキシャル成長(MBE
)法によって、半絶縁性砒化ガリウム(GaAs)基板
31の(100)面上に、例えばノンドープのi型Ga
As層32(厚さ0.5〜l踊程度)、これより電子親
和力が小ざいが型砒化アルミニウムガリウム(A l 
xGal−XA5)電子供給層33(厚さ数10nm程
度)、に型GaAsキャップ層34(厚ざ数10nm程
度)を順次エピタキシャル成長している。
イ型AlGaAs層33には例えば濃度I X I Q
 ’ B cm−x程度にドナー不純物をドープし、こ
の層からi型GaAsJii32へ遷移した電子によっ
てヘテロ接合界面近傍に2次元電子ガス32eが形成さ
れる。なおi型GaAs層32と1型AlGaAs層3
3との間には厚ざ数nm程度のノンドープのAlGaA
s層が設けられることもある。
前記2次元電子ガス32eの面濃度をゲート電極39で
制御することによりトランジスタ動作が得られる。i型
GaAs層32はこの様にチャネル層となるのみならず
、バッファ層として機能する上述の如(、半導体集積回
路装置のトランジスタ素子等がバルク単結晶半導体基板
もしくはこれにエピタキシャル成長した半導体層に形成
されている例が多いが、これとは異なる構造も既に多く
知られている。
例えば基板を誘電体として寄生効果を除去するために、
サファイアもしくはスピネル基板上に気相成長したSi
結晶層を用いるSOS又はSIS構造がよく知られてお
り、またSi基板上に二酸化シリコン(Sing)等の
誘電体層を介して多結晶Stを堆積し、これを融解、再
結晶化して半導体素子を形成するSO■構造の研究が推
進されている。しかしながら従来得られているSi結晶
層の結晶性は未だ不十分で、バイポーラトランジスタの
実現は特に困難である。
この結晶性の不十分さを解決するために、Stバルク単
結晶基板上に誘電体層を介して多結晶Si層を形成した
後に、多結晶Si層を支持体としバルク単結晶基板を研
磨、エツチング等で処理して、これに半導体素子を形成
する構造も提供されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
例えば前記へテロ接合電界効果トランジスタ等を素子と
する化合物半導体集積回路装置についても、その基板を
選択する自由度が得られるならば、基板を誘電体として
寄生効果を除去すること、基板の熱抵抗を低減して出力
、集積度を向上すること、製造プロセス工種々の利便を
得ることなどが可能となる。
半導体装置に用いるウェーハについて上述の如く既に種
々の構造が知られているが、ヘテロ接合を含む半導体積
層構造がそれぞれ用いられることが多い化合物半導体装
置についてはその適用が極めて困難であり、化合物半導
体装置の基板を選択する自由度が得られる製造方法が強
く要望されている。
〔問題点を解決するための手段〕
前記問題点は、第1の基板上に所要の半導体層をエピタ
キシャル成長して該半導体層の表面に第1の金属層を形
成し、かつ第2の基板上に第2の金属層を形成して、 該第1の金属層と該第2の金属層とを接着し、該第1の
基板を除去して、該半導体層を用いて半導体装置を形成
する本発明による半導体装置の製造方法により解決され
る。
〔作 用〕
本発明の製造方法では、第1の基板は所要の半導体層を
エピタキシャル成長し得る単結晶を備えればよく、また
第2の基板は目的に応じて誘電体、半導体、或いは金属
等を選択して、寄生効果の除去、熱抵抗の低減などを実
現することが可能となる。
また第1の基板と第2の基板とを1:1に対応させるこ
とは必ずしも必要ではなく、同一の第2の基板に複数の
第1の基板を接着してもよい。これによって例えば基板
面積を拡大して製造プロセスを合理化することができ、
また特に構成の異なる半導体層をモザイク状に配設すれ
ば、従来困難であった特性、機能の異なる素子の集積化
を容易に実現することができる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図(a)乃至(f)は本発明によって、論理回路等
をヘテロ接合電界効果トランジスタ素子、入出力回路等
をヘテロ接合バイポーラトランジスタ素子によって構成
した集積回路装置にかかる実施例を示す工程順模式側断
面図である。
第1図(al参照: ヘテロ接合電界効果トランジスタ
に用いる各半導体層をMBE法等によって、例えば下記
の様にGaAs1板1上に成長する。但しGaAs基板
l基板銀的特性は拘束されず、また各半導体層の成長順
序は前記従来例を反転する。なおGaAs基板l基板銀
てまずエツチング停止層とするAlGaAs層5を設け
ることが望ましい。ただし図中28は2次元電子ガスを
示す。
符号   組成    不純物濃度    厚さca−
’ ’l     GaAs    ノンドープ    1
43   Alo、*Gao、Js   n−lXl0
”     30nm4     GaAs     
n−lXl0”     10nm5  Ala、 i
Ga@、 7As  n −I X IQ’ ”   
約1唾第1図(bl参照: 前記GaAs層2上に、例
えばチタン(Ti)を厚さ30nm程度、金(Au)を
厚さ300nm程度に順次蒸着して金属層7を形成する
次いでこの金属層7及び全半導体層2〜5を選択的に除
去して、目的とする集積回路装置に使用する領域のみを
残置する。
第1図fc)参照: ヘテロ接合バイポーラトランジス
タに用いる各半導体層を例えば下記の様に、分子線エピ
タキシャル成長法等によってGaAs1板ll上に成長
する。但し12はコレクタ層、13はベース層、14は
エミツタ層、15はエミッタコンタクト層、16はエツ
チング停止層であり、コレクタ層12は表面近傍で不純
物濃度を高くしている。
符号   組成    不純物濃度    厚さcs+
−” 13     GaAs     p −I X 10
′9100nm14   A1.6. *Gao、 、
As   n −5X 10”    150nm15
     GaAs     n −5X 10’″ 
  400nm16  ^1@、 =Ga、、、 ?^
3  n−5X10”   約1wn次いで前記へテロ
接合電界効果トランジスタの場合と同様に金属層17を
形成するが、本実施例ではこの金属層17をコレクタ電
極にも利用するために、その構成を例えば金ゲルマニウ
ム(AuGe)を厚さ30nyn程度、金(Au)を厚
ざ300rrm程度としている。
前記と同様に、この金属層17及び全半導体層12〜1
6を選択的に除去して、目的とする集積回路装置に使用
する領域のみを残置する。なお本実施例ではこの金属層
17をコレクタ電極に利用するためのパターニングも行
う。
第1図(d)参照二 本実施例では集積回路装置の基板
に例えばサファイアを使用する。このサファイア基板2
1上にも前記と同様に、例えばTiを厚さ30nm程度
、Auを厚さ300nm程度に順次蒸着して金属層27
を形成する。
なお本実施例ではこの金属層27の一部をヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ素子のコレクタ配線、人品力配線
等にも利用するために、所要のバターニングを例えばア
ルゴンイオン(八rつ収束ビームによって行う。
このサファイア基板21上に例えば前記GaAs基板1
を反転して重ね、位置合わせを行って、例えば温度20
0℃で金属層27と金属層7とを圧着する。
ついでGaAs1板1を例えばジクロロジフルオロメタ
ン(CChFt)を用いたプラズマエツチングによって
除去し、半導体層2〜5を残置する。
第1図(al参照: 更に前記GaAs基板11を同様
に反転して重ね、位置合わせを行い、金属層27と金属
層17とを圧着してGaAs基板11を除去し、半導体
層12〜16を残置する。
第1図(f)参照; 各トランジスタ素子を完成する。
すなわちヘテロ接合電界効果トランジスタ素子について
は、素子間分離のメサエッチング、ゲート部分のn型A
lGaAs電子供給層3を表出し闇値電圧を決定するエ
ツチング、ソース・ドレイン電橋8、及びゲート電極9
の形成を行う。
またへテロ接合バイポーラトランジスタ素子については
、エミッタ電極を画定しベースコンタクト領域を表出す
るエツチング、素子間のエツチングによる分離、ベース
電8i18、エミッタ電極19の形成を行う。
素子間配線には先にバターニングした金属層27、或い
は不要の半導体層を除去してバターニングした金属層2
7と7.27と17を用いることができ、更に絶縁層を
介してトランジスタ素子上及びその他の基板21上に任
意の配線を形成することができる。
本実施例では2種のトランジスタ素子を集積しているが
、例えば半導体受光素子とへテロ接合電界効果トランジ
スタ素子、或いは半導体発光素子とへテロ接合バイポー
ラトランジスタ素子とを含む集積回路装置など、エピタ
キシャル成長した半導体層の格子定数が異なる組み合わ
せ、更に結晶面、結晶系が異なる組み合わせも本発明の
製造方法によって同様に実現することができる。
なお以上説明した実施例では構成の異なる半導体層を混
用するために、支持基板21に接着するに先立ってこれ
をエツチングしているが、単一の半導体層を用いる場合
にはこのエツチング及び位置合わせは通常不必要である
また前記実施例では支持基板21に低誘電率のサファイ
アを用いて寄生容量を低減し、高速化を進めているが、
例えば金属、セラミックを支持基板に用いて熱抵抗を低
減し、高出力、高集積化を進めることも可能である。
更にSi基恢は入手が最も容易で、その1枚に数枚のG
aAs基機上の半導体層を接着することができ、更に現
在主流となっているSt半導体装置の製造設備に適合す
ることが容易となる。しかもSi基板は軽量で機械的破
損に強い。これらの点から支持基板にSi基板を用いれ
ば製造プロセス上大きい効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、半導体装置の基板を
選択する大きい自由度が得られ、任意の単−或いは異種
の半導体層構造を有する半導体装置を、優れた特性と経
済性とをも9て容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す工程順模式側断面図、 第2図はへテロ接合電界効果トランジスタの従来例の模
式側断面図である。 図において、 1及び11はGaASS板、 21はサファイア基板、 2はノンドープのGaAs層、 4.12.15はn型GaAs層、 13はp型GaAs層、 3.5.14.16はn型へ1GaAs層、7.17.
27は金属層、 8.9.18.19は1橿を示す。 第 1 図 卒 1  国 第 2 圀

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1の基板上に所要の半導体層をエピタキシャル成
    長して該半導体層の表面に第1の金属層を形成し、かつ
    第2の基板上に第2の金属層を形成して、 該第1の金属層と該第2の金属層とを接着し、該第1の
    基板を除去して、該半導体層を用いて半導体装置を形成
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2)同一の前記第2の基板上の前記第2の金属層に対し
    て、複数の前記第1の基板上の前記第2の金属層を接着
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。 3)前記複数の第1の基板にエピタキシャル成長した半
    導体層に、相互に異なる半導体層が含まれることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項記載の半導体装置の製造方
    法。 4)前記第1及び第2の金属層の少なくとも一部を用い
    て配線を形成することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774341A (ja) * 1993-08-31 1995-03-17 Sony Corp 光電子集積回路装置の製造方法
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KR100847848B1 (ko) 2007-02-26 2008-07-23 삼성전기주식회사 이종접합 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법
US9082748B2 (en) 2012-10-05 2015-07-14 Micron Technology, Inc. Devices, systems, and methods related to removing parasitic conduction in semiconductor devices
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