TWI545750B - 半導體基板、半導體裝置及半導體基板之製造方法 - Google Patents

半導體基板、半導體裝置及半導體基板之製造方法 Download PDF

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Description

半導體基板、半導體裝置及半導體基板之製造方法
本發明係關於半導體基板、半導體裝置及半導體基板之製造方法。
專利文獻1記載有MSM(金屬-半導體-金屬)構造之受光元件及其製造方法。該受光元件之光吸收層為無摻雜之InGaAs所構成的層。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平11-340481號公報
MSM構造之受光元件所要求的特性為高速反應性(高頻率反應性)。提高高速反應性對於提高光吸收層之載體移動度有效果，由該觀點來看較佳於光吸收層使用結晶性良好之Ⅲ-V族化合物半導體。此外，由降低結晶性良好之Ⅲ-V族化合物半導體的製造成本之觀點來看，基底基板較佳為使用矽基板。本發明的目的係提供一半導體基板，其基底基板使用矽基板，且可製造良好性能之MSM受光元件(光傳導開關)。
為了解決上述課題，本發明第1態樣中提供一種半導體基板，其具有：表面的全部或一部份為矽結晶面之基底 基板；位於基底基板上，具有到達矽結晶面之開口，阻礙結晶成長之阻礙體；位於藉由開口而露出之矽結晶面上，包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層；位於第1結晶層上，包含禁帶寬(forbidden bandwidth)較第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層；以及位於阻礙體及第2結晶層上之一對的金屬層，一對的金屬層之各金屬層分別與第1結晶層及第2結晶層接觸。
可復具有位於第2結晶層上，並將一對的金屬層互相電性分離之絕緣部，此時絕緣部可為包含構成金屬層之金屬原子的氧化物或氮化物者。絕緣部之短邊的長度可舉出為1μm以下。構成金屬層之材料可舉出包含鈦、鈮(niobium)、鉻、鋁、鉿(hafnium)及鋯(zirconium)所成群組選出之單一原子之金屬，或包含由前述群組選出之2種以上原子之合金。阻礙體可具有複數開口，此時，複數開口分別具有第1結晶層及第2結晶層，且複數之第1結晶層及第2結晶層亦可分別具有一對的金屬層。
本發明之第2態樣中提供一種半導體裝置，係具有上述半導體基板，並具有將第1結晶層及第2結晶層作為光傳導層，將一對的金屬層作為一對的電極之光傳導開關。
阻礙體可在與光傳導開關所在之開口不同之位置具有其他開口，此時亦可復具有位於其他開口之第1結晶層及第2結晶層、以位於其他開口之第2結晶層或於其上形成之其他結晶層作為活性層之主動元件，光傳導開關與主動元件可藉由位於阻礙體上之配線相互連接。
上述半導體基板之阻礙體具有複數之開口，複數之開口分別具有第1結晶層及第2結晶層，複數之第1結晶層及第2結晶層分別具有一對的金屬層時，半導體裝置可具有以複數之第1結晶層及第2結晶層分別作為光傳導層、以複數之一對的金屬層分別作為一對的電極之複數之光傳導開關，複數之光傳導開關可配置為矩陣(array)狀。
阻礙體可在與複數之光傳導開關所在之複數之開口不同的位置具有複數之其他開口，此時可復具有分別位於複數之其他開口之複數之第1結晶層及第2結晶層、及以分別位於複數之其他開口之第2結晶層或於其上形成之其他結晶層作為活性層之複數之主動元件，各複數之光傳導開關與各複數之主動元件可以位於阻礙體上之複數之配線分別相互連接。
本發明之第3態樣中提供一種半導體基板之製造方法，其具有：在表面之全部或一部份為矽結晶面之基底基板上形成阻礙體之步驟；在阻礙體形成到達矽結晶面之開口之步驟；在藉由開口而露出之矽結晶面上，藉由磊晶法形成包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層之步驟；在第1結晶層上面，藉由磊晶法形成包含禁帶寬較第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層之步驟；以及在阻礙體及第2結晶層上面，形成與第1結晶層的一部份接觸之金屬層之步驟。
復可具有在第2結晶層上之金屬層上形成絕緣部之步驟，形成絕緣部之步驟可為將金屬層的一部份陽極氧化之 步驟。
本發明之第4形態中提供一種半導體基板之製造方法，其具有：在表面的全部或一部份為矽結晶面之基底基板上形成阻礙體之步驟；在阻礙體上形成到達矽結晶面之開口之步驟；在藉由開口而露出之矽結晶面上，藉由磊晶成長法形成包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層之步驟；在第1結晶層上面，藉由磊晶成長法形成包含禁帶寬較第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層之步驟；以及將接觸第1結晶層及第2結晶層之一對的金屬層互相分離而形成之步驟。可復具有在互相分離而形成之一對的金屬層的隙縫間埋入絕緣物之步驟。
上述之第3形態或第4形態中，可復具有在形成金屬層後，將含有第1結晶層、第2結晶層及金屬層之半導體基板的整體退火之步驟。退火較佳為在含有由氫、氮及氬所成氣體群組選擇之1種以上氣體之氛圍中，以200℃至500℃之範圍的溫度實施。
第1圖表示半導體基板100之截面。半導體基板100具有基底基板102、阻礙體104、第1結晶層106、第2結晶層108、以及一對的金屬層110。
基底基板102之表面全部或一部份為矽結晶面102a。表面全部或一部份為矽結晶之基板可舉出矽基板、SOI(Silicon on Insulator)基板。基底基板102較佳為矽基板。因基底基板102使用表面全部或一部份為矽結晶之基 板，故不需要使用高價化合物半導體結晶基板。此外，因基底基板102使用矽基板，故可利用矽晶元程序所使用之既存的製造裝置及既存的製造程序，再者，與化合物半導體基板相比，因可使用大口徑之基板，故可降低製造成本。
阻礙體104位於基底基板102上，具有到達矽結晶面102a之開口104a。阻礙體104係阻礙結晶成長。阻礙體104可舉出氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁等。開口104a的尺寸較佳為30μm以下。在此，藉由開口104a而露出之基底基板102的領域為正方形時，「開口104a之尺寸」是指其一邊的長度，為長方形時是指短邊的長度，為橢圓形時是指短邊的長度，為圓形時是指其直徑。
第1結晶層106係位於藉由開口104a而露出之矽結晶面102a上，由SixGe1-x(0≦x<1)所構成。第1結晶層106較佳為由Ge構成。由於第1結晶層106係形成於30μm以下之小的開口104a的內部，結晶缺陷少，大多情形下可無缺陷地形成。結果可提高第1結晶層106之品質，同時使在第1結晶層106上所形成之第2結晶層108的缺陷減少，或是沒有缺陷，可提高第2結晶層108之品質。第1結晶層106可在矽結晶面102a上直接成長，也可透過Si緩衝層或SiGe緩衝層使成長。
第1結晶層106係突出於阻礙體104中與基底基板102接觸面的相反面。也就是說，第1結晶層106的厚度大於阻礙體104的厚度。第1結晶層106在與阻礙體104接觸的面以及與基底基板102接觸的面的相反面之間，具有與 1對的金屬層110接觸之金屬接觸面。本例之第1結晶層106在與阻礙體104接觸的面以及與第2結晶層108接觸的面之間，具有該金屬接觸面。該金屬接觸面相對於第1結晶層106及第2結晶層108之積層方向可具有傾斜。該金屬接觸面可具有與第1結晶層106接觸阻礙體104的面平行的面，以及與第1結晶層106接觸基底基板102的面平行的面。
第1結晶層106相對於阻礙體104中與基底基板102接觸的面之相反面可為凹陷。也就是說，第1結晶層106之厚度可小於阻礙體104之厚度。此情形中，第1結晶層106在與阻礙體104接觸的面以及與基底基板102接觸的面之相反面之間，可具有與1對的金屬層110接觸之金屬接觸面。
第2結晶層108係位於第1結晶層106上，由禁帶寬大於第1結晶層106之Ⅲ-V族化合物半導體所構成。第2結晶層108較佳為由InGaAlAsP所構成。第2結晶層108形成在結晶性佳之第1結晶層106上，故結晶缺陷少，大多情形下可無缺陷地形成。
一對的金屬層110位於阻礙體104及第2結晶層108上。而且，一對的金屬層110之各金屬層110分別與第1結晶層106及第2結晶層108接觸。例如，金屬層110係接觸於第1結晶層106之金屬接觸面、第2結晶層108之側面、及第2結晶層108中與第1結晶層106接觸的面之相反面。此外，一對的金屬層110之各金屬層110分別藉 由在第2結晶層108上形成之金屬層110間的間隙110a使分離。一對的金屬層110例如可藉由使用光微影法與蝕刻法之圖案化(patterning)而形成，間隙110a可在該圖案化時形成。
上述半導體基板100係使第1結晶層106及第2結晶層108作為光傳導層，使一對的金屬層110作為一對的電極，因此可具有作為光傳導開關之機能。另外，以下說明之其他半導體基板，也同樣可使具有作為光傳導開關之機能。
半導體基板100中，一對的金屬層110分別與第1結晶層106及第2結晶層108接觸。因此，使用半導體基板100構成光傳導開關時，第1結晶層106、第2結晶層108任一者之結晶層或兩者之結晶層所產生之光激發載體，也可傳導至第1結晶層106及第2結晶層108其中一者之結晶層。結果，使用半導體基板100所構成之光傳導開關具有複數之電流通路，故輸出電流之飽和光強度可增大。
此外，半導體基板100中，第1結晶層106之禁帶寬小於第2結晶層108之禁帶寬。因此，第1結晶層106可吸收從第2結晶層108側入射的光之中無法由第2結晶層108吸收之波長的光。結果，因半導體基板100之一對的金屬層110與第1結晶層106及第2結晶層108接觸，故與一對的金屬層110僅與第2結晶層108接觸之情形相比，可偵測到波長領域較廣的光。
第2圖表示半導體基板200的截面。半導體基板100 雖然表示其一對的金屬層110分別以間隙110a分離的例子，但半導體基板200具有絕緣部202，且以該絕緣部202分離個別之金屬層110。亦即，一對的金屬層110在位於第2結晶層108上之絕緣部202中電性分離。
絕緣部202可為構成金屬層110之金屬原子的氧化物或氮化物所構成者。使用後述之金屬層110之陽極氧化法時，可形成如此之絕緣部202。亦可將絕緣物埋入圖案化所形成之間隙而形成絕緣部202。此時絕緣物可舉出氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁等，較佳為氧化矽。氧化矽可藉由蒸鍍法、濺鍍法等而輕易形成，也易於圖案化、易於選擇性成長。此外，氧化矽可藉由將矽基板熱氧化而形成，故量產性優異。
第1圖中間隙110a或第圖2中絕緣部202的短邊之長度可舉出1μm以下。間隙110a或絕緣部202的短邊之長度較佳為100nm以下。在此，間隙110a或絕緣部202的短邊之長度係相當於一對的金屬層110之各別金屬層110之間的最短距離。
由上方觀看第圖1或第圖2中的半導體基板時，間隙110a或絕緣部202之平面形狀可為長方形或細長之長方形(直線狀)，也可如第3圖所示般為梳子形之鋸齒狀。加電壓於一對的金屬層110時，較佳為金屬層110間的電場一致而沒有產生電場集中處，因此，較佳為一對的金屬層110分別互相面對的面為平行。間隙110a或絕緣部202為如第3圖所示之鋸齒狀時，彎曲部402之形狀較佳為圓弧狀。 藉由採用如此形狀，可抑制在間隙110a或絕緣部202之局部電場集中。
構成金屬層110之材料可舉出由鈦、鈮、鉻、鋁、鉿及鋯所成群組選出之單一原子所構成的金屬，或由上述群組選擇2種以上原子所構成之合金。構成金屬層110之材料較佳為由鈦、鈮、鉻所成群組選出之單一原子所構成的金屬，或由上述群組選擇2種以上原子所構成之合金，更佳為鈦。金屬層110與第1結晶層106及第2結晶層108之至少一者形成蕭基接合(Schottky barrier junction)。金屬層110與第2結晶層108形成蕭基接合時，金屬層110可與第1結晶層106歐姆接觸(ohmic contact)。
第4圖至第6圖表示半導體基板200之製造過程中的截面。如第4圖所示般，在基底基板102上形成阻礙體104，並在阻礙體104上形成到達矽結晶面102a之開口104a。接著如第5圖所示般，在藉由開口104a而露出之矽結晶面102a上，藉由磊晶成長法形成由SixGe1-x(0≦x<1)所構成之第1結晶層106。復在第1結晶層106上面，藉由磊晶成長法形成由禁帶寬大於第1結晶層106之Ⅲ-V族化合物半導體所構成之第2結晶層108。
在第1結晶層106及第2結晶層108之磊晶成長中，可利用CVD(Chemical Vapor Deposition)法或MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法。CVD法中，Ge源可使用GeH4(甲鍺烷)，Si源可使用SiH4(矽烷)或Si2H6(二矽烷)。MOCVD法中，In源可使用TMIn(三甲基銦)、Ga 源可使用TMGa(三甲基鎵)、Al源可使用TMAl(三甲基鋁)、As源可使用AsH3(胂)、P源可使用PH3(膦)、Ge源可使用TBuGe(第三丁基鍺烷)、Si源可使用TMeSi(四甲基矽烷)。載體氣體可使用氫。反應溫度在300℃至900℃之範圍，較佳可在450至750℃之範圍適宜選擇。藉由適宜選擇反應時間而可控制磊晶成長層之厚度。
形成第2結晶層108後，如第6圖所示般，形成與阻礙體104及第2結晶層108的上面、以及第1結晶層106的一部份接觸之金屬層110薄膜。復將金屬層110的一部份陽極氧化。金屬層110的一部份之陽極氧化，係藉由於探針204施加負電壓同時接近金屬層110之表面，使負電流由探針204前端流至金屬層110而進行。對於探針204施加之負電壓，係以基底基板102之電位為基準，藉由輸出負電壓之直流電源206進行。藉由移動探針204，可決定氧化區域。藉由如此之陽極氧化，可在第2結晶層108上之金屬層110形成絕緣部202。如此可製造第2圖所示之半導體基板200。另外，藉由適當地圖案化金屬層110，使金屬層110不僅可作為一對的電極，也可具有作為光傳導開關之機能。
在基底基板102上所形成之阻礙體104設置開口104a，並藉由選擇性磊晶成長法在該開口104a內部形成第1結晶層106，藉此使第1結晶層106之側面容易形成斜結晶面，使易於與金屬層110接觸。因此，較佳為藉由選擇性磊晶成長法於阻礙體104中之開口104a的內部形成第1 結晶層106。基底基板102為以(100)面為主面之Si基板，形成SixGe1-x(0≦x<1)作為第1結晶層106時，形成有作為第1結晶層106之斜結晶面的(311)面。該(311)面具有適度傾斜，可適合使用作為上述之金屬接觸面。
在此，「金屬層110接觸於第1結晶層106之一部份」包括以下情形。如第7圖所示般，以第1結晶層106的上面較阻礙體104表面更為上方之方式形成，結果第1結晶層106之側面106a至少一部份形成在較阻礙體104表面上方處，第2結晶層108選擇性成長於第1結晶層106之上面106b時，金屬層110與第1結晶層106之側面106a接觸。此情形係上述「一部份接觸」之情形的一例。
此外，如第8圖所示般，第1結晶層106以截面為梯形之方式形成在開口104a內部，第2結晶層108選擇性成長於梯形之第1結晶層106之上面106b，金屬層110以到達梯形之第1結晶層106的底部為止共形(conformal)地形成時，金屬層110與梯形之第1結晶層106之側面106a接觸。此情形也是上述「一部份接觸」之情形的一例。
再者，如第9圖所示般，在第1結晶層106上形成第2結晶層108，將第2結晶層108之一部份藉由蝕刻去除而露出第1結晶層106上面一部份之106c時，金屬層110與藉由蝕刻而露出之第1結晶層106上面一部份之106c接觸。此情形也是上述「一部份接觸」之情形的一例。
另外，使第1結晶層106退火為佳。藉由退火可得結晶品質良好之第1結晶層106。此外，藉由退火可調整第1 結晶層106之斜結晶面之角度，可在與阻礙體104之間形成間隙並以大面積與金屬層110以及第1結晶層106接觸。使用以(100)面為主面之Si基板作為基底基板102，形成SixGe1-x(0≦x<1)作為第1結晶層106時，退火溫度較佳為在600℃至900℃之範圍。退火溫度低於600℃時，結晶品質無法充分提升，會殘留結晶缺陷故不佳，退火溫度超過900℃時，第1結晶層106上面無法獲得平坦性，且其上之第2結晶層108也無法高品質地成長，故不佳。600℃以上、900℃以下的話可提升結晶品質，且可形成良好角度之斜結晶面。
此外，形成絕緣部202之其他方法，可將第2結晶層108上之金屬層110分為2部份，將金屬層110一部份藉由蝕刻(圖案化)而去除，並在該區域形成絕緣部202。
於阻礙體104形成開口104a時之蝕刻工程中，可使用濕式蝕刻法。藉由濕式蝕刻法可使開口104a的形狀不會過於陡峭，在阻礙體104上，可使第1結晶層106橫方向成長。此時，在阻礙體104上橫方向成長之第1結晶層106之側面，也可與金屬層110接觸。
此外，在形成第1結晶層106、第2結晶層108及金屬層110後可進行退火(燒結)。退火(燒結)較佳為在氫氛圍下，以200℃至500℃之溫度範圍進行。藉由該退火(燒結)確保第2結晶層108與金屬層110之接觸為蕭基連接，同時可使第1結晶層106與金屬層110之接觸為歐姆接觸。藉由使第2結晶層108與金屬層110之接觸為蕭基連 接，可提升作為光傳導開關之感度，藉由使第1結晶層106與金屬層110之接觸為歐姆接觸，可增大光傳導開關之飽和電流。在第1結晶層106及第2結晶層108形成後、金屬層110形成前，將第1結晶層106及第2結晶層108之表面暴露在氫自由基氛圍，藉此可得與上述退火(燒結)相同的效果。此外，在第1結晶層106及第2結晶層108形成後、金屬層110形成前，將半導體基板浸漬於HCl或HF也可獲得相同效果。
第10圖係表示半導體基板300之截面。半導體基板300中，阻礙體104在與位於光傳導開關之開口104a相異處具有其他開口104b，在其它開口104b內部具有第1結晶層106及第2結晶層108。此外，位於其他開口104b之第2結晶層108之上形成有其他結晶層302，並形成以其他結晶層302作為活性層之主動元件。另外，主動元件亦可將第2結晶層108作為活性層。
於是，光傳導開關與主動元件以位於阻礙體104上之配線304相互連接。配線304係藉由絕緣層306與位於其他開口104b之第1結晶層106及第2結晶層108分離。在位於其他開口104b之第2結晶層108之上，也可藉由絕緣部202使配線304分離。主動元件可舉出HEMT(High Electron Mobility Transistor)、HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)、HFET(hetero-Field Effect Transistor)等。
另外，位於開口104a之第1結晶層106與位於開口 104b之第1結晶層106，可藉由同一磊晶成長工程同時形成。此外，位於開口104a之第2結晶層108與位於開口104b之第2結晶層108，可藉由同一磊晶成長工程同時形成。第1結晶層106或第2結晶層108藉由同一磊晶成長工程同時形成，可簡化形成光傳導開關及主動元件之工程，並可降低製造成本。
根據半導體基板300，可在單一之基底基板102上積體化光傳導開關(MSM元件)與電晶體等主動元件。例如可使用於以電晶體等主動元件放大來自MSM元件之信號等用途。
另外，可在單一基底基板102上具有複數上述光傳導開關(MSM元件)之構成。亦即，阻礙體104具有複數開口104a，且複數開口104a分別具有第1結晶層106及第2結晶層108，複數第1結晶層106及複數第2結晶層108可分別具有一對的金屬層110。此外，複數第1結晶層106及複數第2結晶層108可分別作為光傳導層，且複數之一對的金屬層110可分別作為一對的電極，並可具有複數之光傳導開關，複數光傳導開關可配置為矩陣狀。
此外，在單一基底基板102上可具有複數第10圖所示光傳導開關(MSM元件)與電晶體等主動元件之構成。亦即，阻礙體104具有複數開口104a以及在與複數開口104a相異位置之複數之其他開口104b，在複數開口104a分別形成以第1結晶層106及第2結晶層108作為光傳導層之光傳導開關，在複數之其他開口104b可分別形成以形成於 第2結晶層108或其上之其他結晶層作為活性層之主動元件。然後，位於複數開口104a之複數光傳導開關分別以位於阻礙體104上之複數配線與位於複數其他開口104b之複數主動元件相互連接。
此外，在第1結晶層106與第2結晶層108間可積層禁帶寬較第1結晶層106及第2結晶層108大的層。藉此可使用僅以第2結晶層108作為光傳導層之光傳導開關。該構成中，藉由以第2結晶層108所吸收的光而產生之光載體係流入第1結晶層106，因此，僅可檢測出可在較第1結晶層106電子載體移動度高、反應性佳之第2結晶層108流動之電流。因此，與第1結晶層106接觸第2結晶層108時相比，可提升光傳導開關之反應性。
(實施例)
在矽基板上藉由熱氧化法形成氧化矽層，並使用光微影法與光刻蝕刻法在氧化矽層上形成30μm□之開口(1邊長度為30μm之正方形開口)。在該開口藉由磊晶成長法形成厚度2μm之Ge層。將Ge層以800℃與680℃之2段階退火之循環退火法進行10循環退火後，在Ge層上藉由磊晶成長法形成厚度500nm之GaAs層。復藉由真空蒸鍍法形成厚度6nm之Ti層。然後使用AFM(原子力顯微鏡)探針將Ti層陽極氧化，形成TiOx。
第11圖係觀察陽極氧化後之Ti層表面之SEM照片。可知形成短邊150nm之絕緣部(TiOx)。第12圖係由上面觀察藉由TiOx分離而形成陽極及陰極之MSM元件的顯微鏡照 片。可知元件係精密地形成。
第13圖係與比較例一同表示輸出電壓相對於MSM元件之入射光能量之關係的圖表。將波長為780nm之光作為入射光照射於MSM元件，並調查相對於此時之入射光能量之MSM元件之輸出電壓。結果可知實施例之MSM元件中，至800μW之入射光能量為止輸出電壓尚未飽和。以掃描型電子顯微鏡觀察所作製MSM元件之截面時，可確認陽極電極及陰極電極與Ge層接觸且互相分離。
(比較例)
除了將實施例中之矽基板改為GaAs基板之點，以及不形成Ge層而藉由磊晶成長法形成GaAs層之點以外，其他與實施例同樣方式製作MSM元件作為比較例。比較例之MSM元件以與實施例1同樣方式調查入射光能量與輸出電壓之關係時，如第13圖所示般，以200μW以下之入射光能量即使輸出電壓飽和。亦即，可知實施例之MSM元件之飽和光強度為比較例之MSM元件之飽和光強度的4倍以上。
另外，可如以下般變更實施例所記載之條件。亦即，除了變更實施例之GaAs層為In0．48Ga0．52P層之點以外，可以與實施例同樣之方式製作MSM元件。所得MSM元件以與實施例同樣方式調查入射光能量與輸出電壓之關係時，可知輸出電壓之飽和被抑制。或者除了變更實施例之GaAs為作為1.55μm波長之吸收端之InGaAsP之點以外，可以與實施例同樣之方式製作MSM元件。所得MSM元件以與實施例同樣方式調查入射光能量與輸出電壓之關係時，可知 輸出電壓之飽和被抑制。或者除了變更實施例之Ti層為Nb層之點以外，可以與實施例同樣之方式製作MSM元件。所得MSM元件以與實施例1同樣方式調查入射光能量與輸出電壓之關係時，可知輸出電壓之飽和被抑制。或者除了變更實施例之Ti層為Cr層之點以外，可以與實施例同樣之方式製作MSM元件。所得MSM元件以與實施例同樣方式調查入射光能量與輸出電壓之關係時，可知輸出電壓之飽和被抑制。
另外，本說明書中所謂層、區域或基板等第1要件位於第2要件上(on)之情形，除了包括第1要件直接位於第2要件上之情形，也包括第1要件及第2要件間介置有其他要件，且第1要件間接地位於第2要件上之情形。此外，藉由開口露出之矽結晶面，是指開口底部之矽結晶面。
100、200、300‧‧‧半導體基板
102‧‧‧基底基板
102a‧‧‧矽結晶面
104‧‧‧阻礙體
104a‧‧‧開口
104b‧‧‧其他開口
106‧‧‧第1結晶層
106a‧‧‧側面
106b‧‧‧上面
106c‧‧‧一部份
108‧‧‧第2結晶層
110‧‧‧金屬層
110a‧‧‧間隙
202‧‧‧絕緣部
204‧‧‧探針
206‧‧‧直流電源
302‧‧‧結晶層
304‧‧‧配線
306‧‧‧絕緣層
402‧‧‧彎曲部
第1圖係表示半導體基板100之截面。
第2圖係表示半導體基板200之截面。
第3圖係表示由上面觀看半導體基板100或半導體基板200之俯視圖。
第4圖係表示半導體基板200在製造過程中的截面。
第5圖係表示半導體基板200在製造過程中的截面。
第6圖係表示半導體基板200在製造過程中的截面。
第7圖係表示半導體基板200在製造過程中的截面。
第8圖係表示半導體基板200之其他例子在製造過程中的截面。
第9圖係表示半導體基板200之另一其他例子在製造過程中的截面。
第10圖係表示半導體基板300之截面。
第11圖係表示實施例之半導體基板之SEM照片。
第12圖係表示實施例之MSM元件由上面觀看之顯微鏡照片。
第13圖係表示相對於實施例之MSM元件之入射光能量的輸出電壓。
100‧‧‧半導體基板
102‧‧‧基底基板
102a‧‧‧矽結晶面
104‧‧‧阻礙體
104a‧‧‧開口
106‧‧‧第1結晶層
108‧‧‧第2結晶層
110‧‧‧金屬層
110a‧‧‧間隙

Claims (13)

  1. 一種半導體基板，具有：表面的全部或一部份為矽結晶面之基底基板；位於前述基底基板上，具有到達前述矽結晶面之開口，阻礙結晶成長之阻礙體；位於藉由前述開口而露出之前述矽結晶面上，包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層；位於前述第1結晶層上，包含禁帶寬較前述第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層；位於前述阻礙體及前述第2結晶層上之一對的金屬層；以及位於前述第2結晶層上，將前述一對的金屬層互相電性分離之絕緣部；前述一對的金屬層之各金屬層係分別與前述第1結晶層及前述第2結晶層接觸，前述絕緣部係包含構成前述金屬層之金屬原子的氧化物或氮化物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板，其中，前述絕緣部之短邊的長度為1μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板，其中，構成前述金屬層之材料，係包含由鈦、鈮、鉻、鋁、鉿及鋯所成群組選出之單一原子之金屬或包含由前述群組選出之2種以上原子之合金。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板，其中，前述 阻礙體具有複數之前述開口；複數之前述開口分別具有前述第1結晶層及前述第2結晶層；複數之前述第1結晶層及前述第2結晶層分別具有前述一對的金屬層。
  5. 一種半導體裝置，係具有申請專利範圍第1項所述之半導體基板之半導體裝置，係具有以前述第1結晶層及前述第2結晶層作為光傳導層、並以前述一對的金屬層作為一對的電極之光傳導開關。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體裝置，其中，前述阻礙體在與前述光傳導開關所在之前述開口不同之位置具有其他開口，復具有位於前述其他開口之前述第1結晶層及前述第2結晶層、以及以位於前述其他開口之前述第2結晶層或於其上形成之其他結晶層作為活性層之主動元件，前述光傳導開關與前述主動元件以位於前述阻礙體上之配線相互連接。
  7. 一種半導體裝置，係具有申請專利範圍第4項所述之半導體基板之半導體裝置，其係具有以前述複數之第1結晶層及前述第2結晶層分別作為光傳導層、且以複數之前述一對的金屬層分別作為一對的電極的複數之光傳導開關，前述複數之光傳導開關係配置為矩陣狀。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體裝置，其中，前述阻礙體在與前述複數之光傳導開關所在之前述複數之開口不同的位置具有複數之其他開口，復具有分別位於前述複數之其他開口之複數之前述第1結晶層及前述第2結晶層、以及以分別位於前述複數之其他開口之前述第2結晶層或於其上形成之其他結晶層作為活性層之複數之主動元件，各前述複數之光傳導開關與各前述複數之主動元件係以位於前述阻礙體上之複數之配線分別相互連接。
  9. 一種半導體基板之製造方法，具有下列步驟：在表面之全部或一部份為矽結晶面之基底基板上形成阻礙體之步驟；在前述阻礙體形成到達前述矽結晶面之開口之步驟；在藉由前述開口而露出之前述矽結晶面上，藉由磊晶成長法形成包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層之步驟；在前述第1結晶層上面，藉由磊晶成長法形成包含禁帶寬較前述第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層之步驟；在前述阻礙體及前述第2結晶層上面，形成與前述第1結晶層的一部份接觸之金屬層之步驟；以及在前述第2結晶層上之前述金屬層形成絕緣部之 步驟；前述形成絕緣部之步驟為將前述金屬層的一部份陽極氧化之步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體基板之製造方法，其中，復具有在形成前述金屬層後，將含有前述第1結晶層、前述第2結晶層及前述金屬層之前述半導體基板的整體退火之步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體基板之製造方法，其中，前述退火係在含有由氫、氮及氬所成氣體群組選擇之1種以上氣體之氛圍中，以200℃至500℃之範圍的溫度實施。
  12. 一種半導體基板之製造方法，具有下列步驟：在表面的全部或一部份為矽結晶面之基底基板上形成阻礙體之步驟；在前述阻礙體形成到達前述矽結晶面之開口之步驟；在藉由前述開口而露出之前述矽結晶面上，藉由磊晶成長法形成包含SixGe1-x(0≦x<1)之第1結晶層之步驟；在前述第1結晶層上面，藉由磊晶成長法形成包含禁帶寬較前述第1結晶層大之Ⅲ-V族化合物半導體之第2結晶層之步驟；以及使接觸前述第1結晶層及前述第2結晶層之一對的金屬層互相分離而形成之步驟。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之半導體基板之製造方法，其中，復具有在互相分離而形成之前述一對的金屬層的隙縫間埋入絕緣物之步驟。
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