JPS63156312A - 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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JPS63156312A
JPS63156312A JP30415086A JP30415086A JPS63156312A JP S63156312 A JPS63156312 A JP S63156312A JP 30415086 A JP30415086 A JP 30415086A JP 30415086 A JP30415086 A JP 30415086A JP S63156312 A JPS63156312 A JP S63156312A
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JP
Japan
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semiconductor
substrate
main surface
gaas
single crystal
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Pending
Application number
JP30415086A
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English (en)
Inventor
Hideki Yakida
八木田 秀樹
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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】 産業上の利用分野 本発明は、モノリシックマイクロ波集積回路用の半導体
基板の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来、マイクロ波集積回路はセラミック基板上に高周波
用トランジスタや、高周波用抵抗器あるいはコンデンサ
や、セラミック基板の表裏面の電極から構成されるマイ
クロストリップ線路を集積したものであり、一般にハイ
ブリッド集積回路とよばれるものであった。このような
、ハイブリッド’J14fjT回路においては、それぞ
れマイクロ波部品を個々に精度よく装着する必要がある
他に、個々のマイクロ波部品の特性のバラツキのために
部品装着後、個々の集積回路ごとに修正、あるいはトリ
ミングを行う必要があった。このため生産性は悪く、コ
ストの低減も困難であった。この様な生産性、コストに
対する問題点のほかに、マイクロ波集結回路の小型化、
軽量化、動作周波数の上昇、そして高い信頼性が要求さ
れ、半導体基板上にトランジスタ、抵抗器、コンデンサ
、伝送線路等を同時に作り込むモノリシックマイクロ波
集積回路(MMIC)が開発されている。
GaAsMMICにおいては、動作周波数の上昇に伴っ
て最短距離の電極接地が要求される場合が多(、パイヤ
ホールと呼ばれる貫通孔を基板に形成し、電気メッキな
どにより電極接地を行っている。従来技術によるバイヤ
ホールの形成には、MM I C基板裏面より加工する
方法が用いられ、半導体基板表面の電極パターンと基板
裏面の加工位置の位置合わせが必要であった。この合わ
せ精度は高々±5μmであり基板に多少なりとも形状変
化があればその精度は極端に低下し基板の厚みが増加す
る場合にはさらに顕著なものになった。
またパイヤホールの加工方法についても、一般に用いら
れている150μm程度のGaAs基板になめらかな側
壁を有した直径50〜100μmの貫通孔を形成するこ
とは、GaAs基板のエッチレートが早い有効なエツチ
ング技術がないために、バイヤホール形成工程の生産性
を著しく下げていた MM I C用GaAs基板を薄くすることによってパ
イヤホールの加工、形成は容易にはなるが、その一方で
基板は製造工程中のハンドリングで割れ易くなり、量産
性が低下する。このような点に鑑み、低抵抗シリコン基
板上に半絶縁性GaAs半導体層を形成する方法が提案
されている。例えば、厚みが350μmのn型低抵抗シ
リコン基板上に、厚みが50〜100μmの半絶縁性G
aASを形成し、GaAs基板表面上にマイクロ波素子
を集積化する。マイクロストリップ線路はn型低抵抗シ
リコンと50〜100μmの半絶縁性GaAs層を介し
てGaAs表面の配線電極との間で形成する。またパイ
ヤホールの形成はGaAs基板表面から加工が可能とな
り、位置合わせも基板表面で行うために精度は飛躍的に
向上する。また基板全体の厚みは400μmとなり、製
造工程中に破損することは著しく減少される。しかしな
がら、シリコン基板上に約100μm程度の単結晶層を
、例えば液相エビ、気相エビ、分子線エビ等のエピタキ
シャル結晶成長技術を用いて形成することは下記の理由
により非常に困難かもしくは不可能であった。第1に、
一般に高品質の結晶が得られる条件下での成長レートは
1μm/時間程度で、高々数μm/時間である。約10
0μmのエビ成長層を得るためには成長時間が数十時間
にも及び、事実上不可能である。第2に、エビ成長1摸
は数μm以上の膜厚では次第に結晶性が悪くなり、10
0μmのエビ成長層が得られたとしても良質な単結晶層
は得られない。このためGaAsMMICでは基板表面
に高性能なトランジスタを形成する必要があるが、約1
00μmのエビ成長層表面にこのような高性能トランジ
スタを作り込むことは結晶11の点から困難である。
発明が解決しようとする問題点 以上のG a A s M M I Cの製造方法に関
する問題点の中で、本発明が解決しようとする問題点は
、従来技術では、厚みが350μm程度の低抵抗シリコ
ン基板上に、厚みが50〜100μm程度の半絶縁性G
aAsを形成し、M M I C用の基板を形成する手
段が非常に困難ということである。
問題点を解決するための手段 本発明による問題点を解決するための手段は、シリコン
とGaAsなとの様に、相異なる少なくとも2種類の半
導体層を有する半導体基板を用いた半導体装置を製造す
る場合、第1の半導体の主表面と第2の半導体の第1の
主表面を研磨し、高真空中において高温で張り合わせた
後、前記第2の半導体の第2の主表面を研磨し所定の厚
みを得た後、前記第2の主表面に集積回路を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を用い
ることであり、さらにまた相異なる少なく七も2種類の
半導体層を有する半導体基板を用いた半導体装置を製造
する場合、第1の半導体の主表面と第2の半導体の第1
の主表面を研磨し、前記第1の半導体の主表面と、第2
の半導体の第1の主表面の間に薄い金属層を挿入して、
高真空中において高温で張り合わせた後、前記第2の半
導体の第2の主表面を研磨し所定の厚みを得た後、前記
第2の主表面に集精回路を形成する工程を含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法を用いることである。
作用 本発明は、平面度の高い鏡面を有する2つの平面が、高
真空中で密着する現象を利用したもので、清浄な結晶ど
うしがファンデルワース力で結合する。このときそれぞ
れの半導体基板の温度を上昇させれば半導体結晶表面に
吸着した気体分子、あるいは不純物を効果的に蒸発せし
めることができるので密着し易(なる。従って、第1の
単結晶半導体基板上に第2の単結晶半導体基板を張り合
わせることによって、異なる2種類の半導体層からなる
基板を作成することができる。しかも、第2の半導体層
に高品質の単結晶基板を用いることにより、張り付けて
所定の厚みを得た表面に高品質の結晶表面を露出せしめ
ることができるため、高性能なマイクロ波素子あるいは
トランジスタを作り込むことができる。
さらにまた、半導体基板の直径が太き(なり平面度の高
い鏡面を得ることが困難となるばあいには、数百オング
ストローム程度の間隙が部分的に生じる場合がある。こ
のような場合には基板の加熱1品度で溶融、もしくは変
形するような金属層を薄く介在せしめる。これによって
間隙に金属が移動するため密着が確実となる。
実施例 本発明による第1の実施例を第1図をもちいて説明する
。同図(a)において、101はn型低抵抗シリコン単
結晶半導体基板で約350μmの厚みで、102は平面
度の高い荒面ある。103はGaAs半絶縁性単結晶半
導体基板で約200μmの厚みを有し104は同様に平
面度の高い鏡面ある。同図(b)は高真空中で高温中で
これら2枚の半導体基板を張り付けた場合を示す。平面
度の高い鏡面102と104は高真空中、高温中で密着
する。同図(c)はGaAs半絶縁性単結晶半導体基板
を厚みが100μmになるように研磨したものでGaA
s単結晶面105が露出されている。
本発明(ごよる第2の実施例を第2図をもちいて説明す
る。同図(a)において、201はn型低抵抗シリコン
単結晶半導体基板で約350μmの厚みで、202は平
面度の高い鏡面に約0.1μmの厚みで蒸着されたアル
ミニウム、シリコンの合金薄膜である。203はGaA
s半絶縁性単結晶半導体基板で約200μmの厚みを有
し204は同様に平面度の高い鏡面に杓0.1μmの厚
みで蒸着されたアルミニウム、シリコンの合金薄膜であ
る。同図(b)は高真空中で高温中でこれら2枚の半導
体基板を張り付けた場合を示す。平面度の高い鏡面に蒸
着されたアルミニウム、シリコンの合金薄膜面202.
204は高真空中、高温中で密着される。この時、基板
温度は600℃以上に上昇されためアルミニウム、シリ
コン合金は溶融し2枚の基板の間隙を埋め、より確実な
基板の密着が行われた。同図(c)は第1の実施例と同
様にGaAs半絶縁性単結晶半導体基板の厚みが所定の
100μmになるように研磨したものでGaAs単結晶
面105が露出されている。
第1、及び第2の実施例においてはシリコンとGaAs
基根を張り合わせたが、GaAsのMMICにおいて、
シリコン基板が低抵抗の単結晶半導体基板として用いら
れているが、シリコン基板に限らず、ゲルマニウム低抵
抗単結晶半導体基板なども用いることができいる。ゲル
マニウム単結晶基板がGaAs結晶の熱膨張係数(5,
9X10−6℃−1)と非常に近い熱膨張係数C5,8
XlO−6℃−1〉であることからむしろシリコン結晶
より適した半導体基板といえる。
第2の実施例においてはシリコンとGaAsM板を張り
合わせる場合に薄いアルミニウム、シリコン合金の蒸着
膜を用いたが、介在させる薄い金属としてはアルミニウ
ム、シリコン合金に限らない。加熱基板の温度で溶融も
しくは変形するような比較的融点が低く化学的に安定な
金属であればよいことは明らかである。
さらにまた、本実施例ではシリコンとGaAsの2種類
の半導体基板を張り合わせたが、本発明は2種類の半導
体に限らず他の複数の半導体層が必要な基板においても
同様に用いることができる。例えばシリコン基板上にゲ
ルマニウム層を本発明による張り合わせ技術によって形
成した後、再度本発明によってシリコンとゲルマニウム
の張り合わせ基板上にGaAs基板を張り合わせ集積回
路を形成できることは明らかである。
発明の効果 本発明によってシリコン基板上に100μmもの厚みを
有するGaAs単結晶層を有した全く新規な半導体基板
を作成することができた。先に説明した様に、このGa
As結晶表面は良質な単結晶性を保持しているため高性
能なマイクロ波素子やFETを基板上に作り込む事がで
きる。第3図に、本発明による製造方法を用いて作成さ
れたシリコンとGaAsの張り合わせ基板上にM M 
I Cを製造した実施例を示す。301はn型高不純物
濃度・低抵抗シリコン基板で、302は厚みが100μ
mの半絶縁性GaAs基板である。マイクロ波用FET
は半絶縁性基板に直接イオン注入することによって作ら
れるが、同図303.304.305はFETのゲート
電極、ドレイン電極、ソース電極である。また306.
307はGaAs基板を介してシリコン基板との間で形
成された伝送線路でマイクロストリップ線路である。
ソース電極のバイヤホールの形成は、本発明による張り
合わせ基板を用いることにより同図308に示すように
GaAs基板表面から形成でき、ソース電極に対する合
わせ精度も飛躍的に向上せしめた。また従来のGaAs
MMICの基板厚みは150μmであったが本発明によ
り50〜100μmの薄い基板にパイヤホールを形成す
ればよく、しかも、従来薄い基板で問題であった工程中
のハンドリングによるウェーハの破損は、シリコン基板
で補強されたため激減し、生産性は大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1の実施例の工程断面図、第2
図は本発明による第2の実施例の工程断面図、第3図は
本発明による製造方法を用いることによって得られたシ
リコンとGaAsの張り合101・・・・低抵抗シリコ
ン半導体基板、102.104・・・平面度の高い鏡面
、103・・・・半絶縁性GaAs半導体基板、105
・・・・GaAs単結晶面、201・・・・低抵抗シリ
コン半導体基板、202.204・・・平面度の高い鏡
面に蒸着されたアルミニウム、シリコン合金膜、203
・・・・半絶縁性GaAs半導体基板、205・・・・
GaAs単結晶面。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図 第2図 301− n&7Fjk¥1浦度s;ta、12−牛總
、縁性GηAs、% 工居、ターFεTの電極 3(M −@迭線路 第3区

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相異なる少なくとも2種類の半導体層を有する半
    導体基板を用いた半導体装置を製造する場合、第1の半
    導体の主表面と第2の半導体の第1の主表面を研磨し、
    高真空中において高温で張り合わせた後、前記第2の半
    導体の第2の主表面を研磨し所定の厚みを得た後、前記
    第2の主表面に集積回路を形成する工程を含むことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)相異なる少なくとも2種類の半導体層を有する半
    導体基板を用いた半導体装置を製造する場合、第1の半
    導体の主表面と第2の半導体の第1の主表面を研磨し、
    前記第1の半導体の主表面と、第2の半導体の第1の主
    表面の間に薄い金属層を挿入して、高真空中において高
    温で張り合わせた後、前記第2の半導体の第2の主表面
    を研磨し所定の厚みを得た後、前記第2の主表面に集積
    回路を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
JP30415086A 1986-12-19 1986-12-19 半導体装置の製造方法 Pending JPS63156312A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01238113A (ja) * 1988-03-18 1989-09-22 Nec Corp 半導体基板の作成方法
WO1994024065A1 (en) * 1993-04-16 1994-10-27 Amoco Corporation Oxygen ion-conducting dense ceramic

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01238113A (ja) * 1988-03-18 1989-09-22 Nec Corp 半導体基板の作成方法
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