JPH0419699B2 - - Google Patents
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- JPH0419699B2 JPH0419699B2 JP57018374A JP1837482A JPH0419699B2 JP H0419699 B2 JPH0419699 B2 JP H0419699B2 JP 57018374 A JP57018374 A JP 57018374A JP 1837482 A JP1837482 A JP 1837482A JP H0419699 B2 JPH0419699 B2 JP H0419699B2
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- compound semiconductor
- thin film
- substrate
- glass
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P90/00—Preparation of wafers not covered by a single main group of this subclass, e.g. wafer reinforcement
- H10P90/19—Preparing inhomogeneous wafers
- H10P90/1904—Preparing vertically inhomogeneous wafers
- H10P90/1906—Preparing SOI wafers
- H10P90/1914—Preparing SOI wafers using bonding
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
本発明は化合物半導体薄膜構造体の製造方法、
さらに詳しくは、信頼性に優れた化合物半導体薄
膜構造体の製造方法に関するものである。 従来、化合物半導体薄膜構造体を製造する方法
としては、大別して以下に示す三つの方法が知ら
れている。すなわち、まず第一の方法として、
Crドーブの半絶縁性GaAsやサフアイアなどの結
晶性に優れ、しかも操作性の良好な基板上に蒸着
やMBEやCVDなどにより化合物半導体薄膜を形
成して構造体とする方法が知られている。しかし
ながら、この方法は化合物半導体薄膜を形成する
直前にしばしばはん雑な表面処理を必要とする上
に、格子定数を整合させるために基板の種類が限
定され、しかもこの種の基板は往々にして高価で
あるなどの欠点を有している。 次に第二の方法として、ガラスなどの非結晶性
基板上に、蒸着やCVDなどの方法により化合物
半導体薄膜を形成して構造体とする方法が知られ
ている。しかしながら、この方法においては、非
結晶性基板上に形成される化合物半導体薄膜が一
般には結晶性が良くないので、この結晶性を向上
させるためにはん雑な後処理を必要とするという
欠点がある。 さらに第三の方法として、雲母、塩化ナトリウ
ム、臭化カリウムなどの化合物半導体に対して選
択除去可能な結晶性基板上に、蒸着やMBEや
CVDなどの方法によつて化合物半導体薄膜を形
成したのち、該化合物半導体薄膜をエポキシ樹脂
などの接着剤を用いて基体に接着し、次に前記結
晶性基板を物理的若しくは化学的に除去すること
により化合物半導体薄膜構造体（以下、CSTSと
略記する）を製造する方法が知られている（特公
昭51−45234公報など）。しかしながら、この方法
（いわゆる転写法）においては、得られた構造体
がエポキシ樹脂やフエノール樹脂などの有機の接
着層を有するために信頼性、特に耐熱性や耐湿性
に劣るという欠点を有している。 本発明者らは、前記した従来方法の欠点を克服
し、簡単な手段で信頼性の高い化合物半導体薄膜
構造体を得ることができる方法を開発すべく鋭意
研究を重ねた結果、いつたん絶縁性の結晶成長用
基板上に成長させた化合物半導体結晶層を永久支
持するための絶縁性基体に転写し、低溶融ガラス
を用いて融着させたのち、結晶成長用基板を除去
することにより、その目的を達成しうることを見
出し、この知見に基づいて本発明をなすに至つ
た。 すなわち、本発明は、絶縁性の結晶成長用基板
上に、化合物半導体結晶を成長させて基板と化合
物半導体結晶薄膜から成る第一複合体とする工
程、永久支持するための絶縁性基体上に該化合物
半導体結晶の融点より低くかつ、その線膨張係数
が基体のそれに対して±10×10-7／℃の範囲にあ
るガラス層を形成させて第二複合体とする工程、
第一複合体と第二複合体とを前者の化合物半導体
結晶薄膜と後者のガラス層とが接触するように密
着させたのち、900℃以下の温度に加熱して両者
を融着させる工程、及び第一複合体の結晶成長用
基板のみを選択的に除去することからなり、前記
永久支持用絶縁性基体と化合物半導体薄膜とが一
体となつた化合物半導体薄膜構造体の製造方法を
提供するものである。 本発明方法においては、先ず化合物半導体結晶
の薄膜を所定の結晶成長用基板上に成形させ、こ
れを低融点ガラス層を介して所定の基板上に転写
することが必要であり、このようにしないと化合
物半導体薄膜をガラス中に拡散させることなく、
円滑に転写させることができない。 次に、添付図面によつて本発明の実施態様の概
略を説明する。第１図Ａ〜Ｄは本発明方法による
構造体の製造工程の説明図であつて、図中符号１
は化合物半導体の絶縁性の結晶成長用基板、２は
化合物半導体薄膜、３は基体、４は低溶融ガラス
層である。 まず、第１工程として第１図Ａに示すように、
選択除去可能な化合物半導体の結晶成長用基板１
の上に所望の化合物半導体薄膜２の結晶を成長さ
せ、一方第２工程として第１図Ｂに示すように、
適当な基体３上に低溶融ガラス層４が形成され
る。次に第３工程として第１図Ｃに示すように、
前記の結晶成長用基板上の化合物半導体薄膜２と
基体上の低溶融ガラス層４を密着させたのち、ガ
ラス層を軟化させて接着させ、最後の第４工程と
して、結晶成長用基板１が選択除去されて第１図
Ｄに示すような構造体が得られる。 このような工程を経て得られた構造体は、基体
上にガラス層を介して化合物半導体薄膜が形成さ
れたものであり、従来の構造体と異なつて有機層
をもたないために極めて信頼性の優れたものであ
る。 本発明方法に用いる結晶成長用基板は、化合物
半導体薄膜の結晶をよく成長させ、しかも該化合
物半導体薄膜が強く付着しないものやあるいは該
化合物半導体薄膜を溶解しない溶液に溶解するも
のなどであつて、かつ結晶性であることが好まし
い。このようなものとしては、例えば雲母、グラ
フアイト、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化
カリウム、ヨウ化ナトリウム、ミヨウバンなどが
挙げられる。 前記の結晶成長用基板上に化合物半導体薄膜を
形成するために、通常蒸着（ヒーター加熱、EB
加熱）、MBE、スパツタリング、CVDなどの方
法が行われる。この際薄膜の厚さは200Å〜10μ
の範囲が好ましく、さらに転写のしやすさや特性
を考慮すると500Å〜2μの範囲が好適である。 本発明方法において、基体上に化合物半導体の
融点より低い軟化点を有するガラス層を形成する
ために用いるガラスとしては、いわゆる低溶融ガ
ラスが必要であつて、このガラスの軟化点（Ts）
については、該化合物半導体の融点（Tm）より
低ければ特に制限はないが、あまり低すぎると耐
熱性が向上しないため、その軟化点は一般に300
℃以上であつてTmより20℃以上低いものが望ま
しく、さらに好ましくはTmより50℃以上低いも
のである。また、本発明に用いるガラスの熱膨張
率は、使用される基体の熱膨張率に近いことが必
要であつて、基体の熱膨張率と大きく異なると、
化合物半導体薄膜に不必要な歪が加わつたり、あ
るいは基体が破損したりする。したがつてガラス
の線膨張係数は基体の線膨張係数に対して±15×
10-7／℃、好ましくは±10×10-1／℃、好ましく
は±５×10-7／℃の範囲にあるのが望ましい。さ
らに本発明に用いるガラスは、絶縁抵抗の大きな
ものが好ましく、電気的素子として使用する場合
は、通常108Ωcmより抵抗率が大きいことが必要
である。 本発明方法において永久支持するための絶縁性
の基体として用いる材料は、使用されるガラスの
軟化点よりも高いものであればよいが、ガラスの
軟化点から室温に至る温度領域において形状が安
定であるものが好ましい。このようなものとして
は、例えばセラミツクなどの無機材料が挙げら
れ、具体的にはアルミナ、フエライト、窒化ケイ
素、石英、サフアイア、ホウケイ酸ガラスなどが
挙げられる。 本発明方法において基体上にガラス層を形成す
る方法としては、例えばニトロセルロース系のバ
インダーなどに粉状のガラスを分散させたものを
基体上に塗布したのち焼成する方法が代表的なも
のとして挙げられる。この場合、ガラス層厚の均
一化をはかるために、ガラス層厚は50〜500μが
好ましく、さらには100〜300μの範囲にあるのが
好適である。また、場合によつてはラツピングな
どによつてガラス層厚の均一化をはけるとさらに
好ましい。 基体上にガラス層を形成する他の方法として、
蒸着（ヒーター加熱、EB加熱）やスパツタリン
グによる方法がある。蒸着による場合、蒸着され
たガラス層の組成をコントロールする上から、通
常数種のガラス組成物を共蒸着し、膜厚は1000Å
〜10μの範囲が好ましい。またこのガラス層を基
体上と化合物半導体薄膜上の両方に形成して用い
ると、より好ましい結果が得られる。 本発明方法における化合物半導体薄膜とガラス
層の融着方法としては、例えば電気炉や高周波炉
中で加熱する方法が挙げられるが、ガラス層だけ
を高温下においた方がよいことから高周波炉中で
行う方が好ましく、また場合によつてはアルゴン
や窒素などの不活性ガス雰囲気中で行うのがよ
い。接着時の温度はガラスの軟化点以上にする必
要があるが、軟化点に近すぎると接着むらが生じ
やすいため、軟化点より10℃以上高い方が好まし
い。しかし、あまり加熱温度が高すぎたり、ある
いはガラスが軟化している時間が長すぎたりする
と、化合物半導体薄膜がガラス層に拡散してしま
つて当初の目的を達することができない。この拡
散の点から温度の上限や時間の制限は、用いる化
合物半導体の物性によつて異なる。 本発明方法における結晶成長用基板の除去は、
用いる基板の種類によつて異なるが、物理的若し
くは化学的方法によつて行われる。例えば基板と
して雲母を用いる場合は、ガラスによつて基体に
接着された化合物半導体薄膜から基板を機械的に
剥離することができ、塩化ナトリウムを用いる場
合には水を使用して塩化ナトリウムのみを溶解さ
せることができる。 本発明方法によつて製造された構造体は、優れ
た信頼性を有し、特に従来のものに比べて耐熱性
の向上が著しい。例えば従来のエポキシ系の接着
剤を用いた構造体では200℃以上の温度では接着
剤が焼けてしまうために構造体としての機能を失
うが、本発明の低容融ガラスを用いた構造体の場
合は、用いるガラスにもよるが400℃程度の高温
下でも構造体としての機能を失うことはない。 さらに本発明の副次的効果として、工業的生産
性の向上を挙げることができる。すなわち、本発
明により得られる構造体は耐熱性に優れるため、
従来の構造体では不可能であつた高融点ボールハ
ンダを用いたボンデイングが可能である。また従
来の有機接着剤を用いた構造体では、軟質接着層
があるために超音波ボンデイングが不可能であつ
たが、本発明の構造体はガラス層が固くて超音波
ボンデイングを行うことができる。したがつて本
発明の構造体は前記２種類のボンデイングが可能
であるために、いずれの方法をとるにせよ、ボン
デイング工程を自動化しうるので、工業的生産性
を大幅に向上させることができる。 また、本発明方法により製造された構造体は、
種々の形態の素子に加工しうる。すなわち、磁電
変換素子（ホール素子、ホールヘツド、磁気抵抗
効果素子など）や接合型トランジスタ、電界効果
型トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、圧電
素子、発光素子、感温素子、感湿素子、さらにこ
れらを集積してIC（集積回路）とすることも可能
である。 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。 なお、本発明の実施例においては、特公昭51−
45234号公報との対比を主とするため、化合物半
導体薄膜としてInSb系のものを中心に述べるが、
本来本発明はInSb系の薄膜のみに限定されるも
のではなく、例えばInAs、InP、GaAs、GaSb、
GaP若しくは三元素のGaxIn1−xSb、GaxAl1−
xAs、InSb1−xAsxなどの薄膜にも適用すること
ができる。 実施例 １ 結晶成長用基板として雲母を、また化合物半導
体薄膜作成装置としては２つのボートを有する真
空蒸着装置を使用し、InとSbの蒸着を行つた。
この際、基板温度を440℃、真空度を1.5×
10-6Torrとし、30分で1μとなるようにして、
InSb系複合結晶薄膜を製造した。 一方イワキガラス社製、線膨張率が69×10-7／
℃のT191BFをニトロセルロース（旭化成社製Ｈ
−20）２％酢酸ｎ−ブチル溶液に分散させ１mm厚
の線膨張率が75×10-7／℃のフエライト板（東北
金属社製3000L）に塗布し、650℃にて焼成した。 以上のようにして得られたInSb系複合結晶薄
膜と低溶融ガラス層とを密着し、100ｇの重錘を
のせて電気炉中に入れ、電気炉の温度を460℃ま
で昇温した。そして温度を460℃に２分間保つた
のち降温し、80℃になつたところで取り出し、雲
母を機械的に剥離した。 このようにして得られたInSb系CSTSを第２図
のパターンに加工してホール移動度を測定したと
ころ20℃で4400cm2／Ｖ・Ｓであつた。次にこの
CSTSのホール移動度の測定を280℃の高温下で
試みたところ測定できて1700cm2／Ｖ・Ｓであつ
た。 比較例 １ 実施例１と同様にしてInSb系複合結晶薄膜を
製造したのち、エポキシ樹脂（日本ペルノツクス
社製ME−264）を用いて１mm厚のフエライト板
に接着し、雲母を機械的に剥離し、第２図のパタ
ーンに加工した。このサンプルのホール移動度の
測定を250℃の高温下で試みたが、膜がぼろぼろ
になり、測定することができなかつた。 実施例 ２ 結晶成長用基板として塩化ナトリウムを用い、
実施例１と同様の方法を用いてInSb系複合結晶
薄膜を製造した。この塩化ナトリウム上に形成さ
れたInSb系複合結晶薄膜を実施例１と同様に0.5
mm厚のフエライト板上にイワキガラス社製Ｔ−
191BFを用いて転写したのち、水を用いて塩化ナ
トリウムを除去した。この構造体をホール素子に
加工したのち100個の感度を測定したところ、40
〜56ｍＶ／５ｍＡ×1KGaussであつた。この素
子の耐湿試験を温度65℃、湿度97％で12時間と25
℃、65％で12時間の乾湿サイクルを20回繰り返す
条件下で行つたところ、その中の92個が感度に変
化がなかつた。 比較例 ２ 転写にエポキシ樹脂（旭化成社製AER331）を
用いる他は実施例２と同様にしてホール素子を
100個製造し、同様の試験を行つたところ、その
中の73個が感度に変化がなかつた。 実施例 ３ 実施例１と同じ装置を使い三温度蒸着法によつ
てInAs薄膜を製造した。この際、結晶成長用基
板として臭化カリウムを用い、基板温度を550℃、
真空度を２×10-6Torrとした。 一方コーニング社製、線膨張率が89×10-7／℃
の1417ガラスを実施例１と同様にして0.5mm厚の
線膨張率が81×10-7／℃のアルミナ板上に780℃
で焼成したのちラツピングを行つた。この際、最
終的なガラス層厚は138〜141μであつた。 以上のようにして得られたInAs薄膜と低溶融
ガラス層とを密着し、100ｇの重錘をのせて電気
炉中に入れ、雰囲気をアルゴン雰囲気とし、520
℃まで昇温し、ただちに降温した。そして50℃で
取り出し、水を用いて臭化カリウムを除去した。 このようにして得られたInAs系薄膜構造体を
第２図のようにパターニングしてホール移動度を
測定したところ、20℃で3400cm2／Ｖ・Ｓであつ
た。また20℃での入力抵抗は187Ωであつたが、
さらに300℃での高温化でも測定することができ、
その値は122Ωであつた。 実施例４〜６及び比較例３〜５ 結晶成長用基板として雲母を用い、実施例１と
同様の方法を用いてInSb系複合結晶薄膜を製造
した。次に0.5mm厚で線膨張率が80×10-7／℃の
フエライト板を基体とし、コーニング社製1417、
7520、8463、イワキガラス社製Ｔ−191BF、Ｔ−
029、旭硝子社製1200を用いて転写を行い、得ら
れた薄膜構造体の外部評価（目視観察）を行つ
た。その結果を第１表に示す。
さらに詳しくは、信頼性に優れた化合物半導体薄
膜構造体の製造方法に関するものである。 従来、化合物半導体薄膜構造体を製造する方法
としては、大別して以下に示す三つの方法が知ら
れている。すなわち、まず第一の方法として、
Crドーブの半絶縁性GaAsやサフアイアなどの結
晶性に優れ、しかも操作性の良好な基板上に蒸着
やMBEやCVDなどにより化合物半導体薄膜を形
成して構造体とする方法が知られている。しかし
ながら、この方法は化合物半導体薄膜を形成する
直前にしばしばはん雑な表面処理を必要とする上
に、格子定数を整合させるために基板の種類が限
定され、しかもこの種の基板は往々にして高価で
あるなどの欠点を有している。 次に第二の方法として、ガラスなどの非結晶性
基板上に、蒸着やCVDなどの方法により化合物
半導体薄膜を形成して構造体とする方法が知られ
ている。しかしながら、この方法においては、非
結晶性基板上に形成される化合物半導体薄膜が一
般には結晶性が良くないので、この結晶性を向上
させるためにはん雑な後処理を必要とするという
欠点がある。 さらに第三の方法として、雲母、塩化ナトリウ
ム、臭化カリウムなどの化合物半導体に対して選
択除去可能な結晶性基板上に、蒸着やMBEや
CVDなどの方法によつて化合物半導体薄膜を形
成したのち、該化合物半導体薄膜をエポキシ樹脂
などの接着剤を用いて基体に接着し、次に前記結
晶性基板を物理的若しくは化学的に除去すること
により化合物半導体薄膜構造体（以下、CSTSと
略記する）を製造する方法が知られている（特公
昭51−45234公報など）。しかしながら、この方法
（いわゆる転写法）においては、得られた構造体
がエポキシ樹脂やフエノール樹脂などの有機の接
着層を有するために信頼性、特に耐熱性や耐湿性
に劣るという欠点を有している。 本発明者らは、前記した従来方法の欠点を克服
し、簡単な手段で信頼性の高い化合物半導体薄膜
構造体を得ることができる方法を開発すべく鋭意
研究を重ねた結果、いつたん絶縁性の結晶成長用
基板上に成長させた化合物半導体結晶層を永久支
持するための絶縁性基体に転写し、低溶融ガラス
を用いて融着させたのち、結晶成長用基板を除去
することにより、その目的を達成しうることを見
出し、この知見に基づいて本発明をなすに至つ
た。 すなわち、本発明は、絶縁性の結晶成長用基板
上に、化合物半導体結晶を成長させて基板と化合
物半導体結晶薄膜から成る第一複合体とする工
程、永久支持するための絶縁性基体上に該化合物
半導体結晶の融点より低くかつ、その線膨張係数
が基体のそれに対して±10×10-7／℃の範囲にあ
るガラス層を形成させて第二複合体とする工程、
第一複合体と第二複合体とを前者の化合物半導体
結晶薄膜と後者のガラス層とが接触するように密
着させたのち、900℃以下の温度に加熱して両者
を融着させる工程、及び第一複合体の結晶成長用
基板のみを選択的に除去することからなり、前記
永久支持用絶縁性基体と化合物半導体薄膜とが一
体となつた化合物半導体薄膜構造体の製造方法を
提供するものである。 本発明方法においては、先ず化合物半導体結晶
の薄膜を所定の結晶成長用基板上に成形させ、こ
れを低融点ガラス層を介して所定の基板上に転写
することが必要であり、このようにしないと化合
物半導体薄膜をガラス中に拡散させることなく、
円滑に転写させることができない。 次に、添付図面によつて本発明の実施態様の概
略を説明する。第１図Ａ〜Ｄは本発明方法による
構造体の製造工程の説明図であつて、図中符号１
は化合物半導体の絶縁性の結晶成長用基板、２は
化合物半導体薄膜、３は基体、４は低溶融ガラス
層である。 まず、第１工程として第１図Ａに示すように、
選択除去可能な化合物半導体の結晶成長用基板１
の上に所望の化合物半導体薄膜２の結晶を成長さ
せ、一方第２工程として第１図Ｂに示すように、
適当な基体３上に低溶融ガラス層４が形成され
る。次に第３工程として第１図Ｃに示すように、
前記の結晶成長用基板上の化合物半導体薄膜２と
基体上の低溶融ガラス層４を密着させたのち、ガ
ラス層を軟化させて接着させ、最後の第４工程と
して、結晶成長用基板１が選択除去されて第１図
Ｄに示すような構造体が得られる。 このような工程を経て得られた構造体は、基体
上にガラス層を介して化合物半導体薄膜が形成さ
れたものであり、従来の構造体と異なつて有機層
をもたないために極めて信頼性の優れたものであ
る。 本発明方法に用いる結晶成長用基板は、化合物
半導体薄膜の結晶をよく成長させ、しかも該化合
物半導体薄膜が強く付着しないものやあるいは該
化合物半導体薄膜を溶解しない溶液に溶解するも
のなどであつて、かつ結晶性であることが好まし
い。このようなものとしては、例えば雲母、グラ
フアイト、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化
カリウム、ヨウ化ナトリウム、ミヨウバンなどが
挙げられる。 前記の結晶成長用基板上に化合物半導体薄膜を
形成するために、通常蒸着（ヒーター加熱、EB
加熱）、MBE、スパツタリング、CVDなどの方
法が行われる。この際薄膜の厚さは200Å〜10μ
の範囲が好ましく、さらに転写のしやすさや特性
を考慮すると500Å〜2μの範囲が好適である。 本発明方法において、基体上に化合物半導体の
融点より低い軟化点を有するガラス層を形成する
ために用いるガラスとしては、いわゆる低溶融ガ
ラスが必要であつて、このガラスの軟化点（Ts）
については、該化合物半導体の融点（Tm）より
低ければ特に制限はないが、あまり低すぎると耐
熱性が向上しないため、その軟化点は一般に300
℃以上であつてTmより20℃以上低いものが望ま
しく、さらに好ましくはTmより50℃以上低いも
のである。また、本発明に用いるガラスの熱膨張
率は、使用される基体の熱膨張率に近いことが必
要であつて、基体の熱膨張率と大きく異なると、
化合物半導体薄膜に不必要な歪が加わつたり、あ
るいは基体が破損したりする。したがつてガラス
の線膨張係数は基体の線膨張係数に対して±15×
10-7／℃、好ましくは±10×10-1／℃、好ましく
は±５×10-7／℃の範囲にあるのが望ましい。さ
らに本発明に用いるガラスは、絶縁抵抗の大きな
ものが好ましく、電気的素子として使用する場合
は、通常108Ωcmより抵抗率が大きいことが必要
である。 本発明方法において永久支持するための絶縁性
の基体として用いる材料は、使用されるガラスの
軟化点よりも高いものであればよいが、ガラスの
軟化点から室温に至る温度領域において形状が安
定であるものが好ましい。このようなものとして
は、例えばセラミツクなどの無機材料が挙げら
れ、具体的にはアルミナ、フエライト、窒化ケイ
素、石英、サフアイア、ホウケイ酸ガラスなどが
挙げられる。 本発明方法において基体上にガラス層を形成す
る方法としては、例えばニトロセルロース系のバ
インダーなどに粉状のガラスを分散させたものを
基体上に塗布したのち焼成する方法が代表的なも
のとして挙げられる。この場合、ガラス層厚の均
一化をはかるために、ガラス層厚は50〜500μが
好ましく、さらには100〜300μの範囲にあるのが
好適である。また、場合によつてはラツピングな
どによつてガラス層厚の均一化をはけるとさらに
好ましい。 基体上にガラス層を形成する他の方法として、
蒸着（ヒーター加熱、EB加熱）やスパツタリン
グによる方法がある。蒸着による場合、蒸着され
たガラス層の組成をコントロールする上から、通
常数種のガラス組成物を共蒸着し、膜厚は1000Å
〜10μの範囲が好ましい。またこのガラス層を基
体上と化合物半導体薄膜上の両方に形成して用い
ると、より好ましい結果が得られる。 本発明方法における化合物半導体薄膜とガラス
層の融着方法としては、例えば電気炉や高周波炉
中で加熱する方法が挙げられるが、ガラス層だけ
を高温下においた方がよいことから高周波炉中で
行う方が好ましく、また場合によつてはアルゴン
や窒素などの不活性ガス雰囲気中で行うのがよ
い。接着時の温度はガラスの軟化点以上にする必
要があるが、軟化点に近すぎると接着むらが生じ
やすいため、軟化点より10℃以上高い方が好まし
い。しかし、あまり加熱温度が高すぎたり、ある
いはガラスが軟化している時間が長すぎたりする
と、化合物半導体薄膜がガラス層に拡散してしま
つて当初の目的を達することができない。この拡
散の点から温度の上限や時間の制限は、用いる化
合物半導体の物性によつて異なる。 本発明方法における結晶成長用基板の除去は、
用いる基板の種類によつて異なるが、物理的若し
くは化学的方法によつて行われる。例えば基板と
して雲母を用いる場合は、ガラスによつて基体に
接着された化合物半導体薄膜から基板を機械的に
剥離することができ、塩化ナトリウムを用いる場
合には水を使用して塩化ナトリウムのみを溶解さ
せることができる。 本発明方法によつて製造された構造体は、優れ
た信頼性を有し、特に従来のものに比べて耐熱性
の向上が著しい。例えば従来のエポキシ系の接着
剤を用いた構造体では200℃以上の温度では接着
剤が焼けてしまうために構造体としての機能を失
うが、本発明の低容融ガラスを用いた構造体の場
合は、用いるガラスにもよるが400℃程度の高温
下でも構造体としての機能を失うことはない。 さらに本発明の副次的効果として、工業的生産
性の向上を挙げることができる。すなわち、本発
明により得られる構造体は耐熱性に優れるため、
従来の構造体では不可能であつた高融点ボールハ
ンダを用いたボンデイングが可能である。また従
来の有機接着剤を用いた構造体では、軟質接着層
があるために超音波ボンデイングが不可能であつ
たが、本発明の構造体はガラス層が固くて超音波
ボンデイングを行うことができる。したがつて本
発明の構造体は前記２種類のボンデイングが可能
であるために、いずれの方法をとるにせよ、ボン
デイング工程を自動化しうるので、工業的生産性
を大幅に向上させることができる。 また、本発明方法により製造された構造体は、
種々の形態の素子に加工しうる。すなわち、磁電
変換素子（ホール素子、ホールヘツド、磁気抵抗
効果素子など）や接合型トランジスタ、電界効果
型トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、圧電
素子、発光素子、感温素子、感湿素子、さらにこ
れらを集積してIC（集積回路）とすることも可能
である。 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。 なお、本発明の実施例においては、特公昭51−
45234号公報との対比を主とするため、化合物半
導体薄膜としてInSb系のものを中心に述べるが、
本来本発明はInSb系の薄膜のみに限定されるも
のではなく、例えばInAs、InP、GaAs、GaSb、
GaP若しくは三元素のGaxIn1−xSb、GaxAl1−
xAs、InSb1−xAsxなどの薄膜にも適用すること
ができる。 実施例 １ 結晶成長用基板として雲母を、また化合物半導
体薄膜作成装置としては２つのボートを有する真
空蒸着装置を使用し、InとSbの蒸着を行つた。
この際、基板温度を440℃、真空度を1.5×
10-6Torrとし、30分で1μとなるようにして、
InSb系複合結晶薄膜を製造した。 一方イワキガラス社製、線膨張率が69×10-7／
℃のT191BFをニトロセルロース（旭化成社製Ｈ
−20）２％酢酸ｎ−ブチル溶液に分散させ１mm厚
の線膨張率が75×10-7／℃のフエライト板（東北
金属社製3000L）に塗布し、650℃にて焼成した。 以上のようにして得られたInSb系複合結晶薄
膜と低溶融ガラス層とを密着し、100ｇの重錘を
のせて電気炉中に入れ、電気炉の温度を460℃ま
で昇温した。そして温度を460℃に２分間保つた
のち降温し、80℃になつたところで取り出し、雲
母を機械的に剥離した。 このようにして得られたInSb系CSTSを第２図
のパターンに加工してホール移動度を測定したと
ころ20℃で4400cm2／Ｖ・Ｓであつた。次にこの
CSTSのホール移動度の測定を280℃の高温下で
試みたところ測定できて1700cm2／Ｖ・Ｓであつ
た。 比較例 １ 実施例１と同様にしてInSb系複合結晶薄膜を
製造したのち、エポキシ樹脂（日本ペルノツクス
社製ME−264）を用いて１mm厚のフエライト板
に接着し、雲母を機械的に剥離し、第２図のパタ
ーンに加工した。このサンプルのホール移動度の
測定を250℃の高温下で試みたが、膜がぼろぼろ
になり、測定することができなかつた。 実施例 ２ 結晶成長用基板として塩化ナトリウムを用い、
実施例１と同様の方法を用いてInSb系複合結晶
薄膜を製造した。この塩化ナトリウム上に形成さ
れたInSb系複合結晶薄膜を実施例１と同様に0.5
mm厚のフエライト板上にイワキガラス社製Ｔ−
191BFを用いて転写したのち、水を用いて塩化ナ
トリウムを除去した。この構造体をホール素子に
加工したのち100個の感度を測定したところ、40
〜56ｍＶ／５ｍＡ×1KGaussであつた。この素
子の耐湿試験を温度65℃、湿度97％で12時間と25
℃、65％で12時間の乾湿サイクルを20回繰り返す
条件下で行つたところ、その中の92個が感度に変
化がなかつた。 比較例 ２ 転写にエポキシ樹脂（旭化成社製AER331）を
用いる他は実施例２と同様にしてホール素子を
100個製造し、同様の試験を行つたところ、その
中の73個が感度に変化がなかつた。 実施例 ３ 実施例１と同じ装置を使い三温度蒸着法によつ
てInAs薄膜を製造した。この際、結晶成長用基
板として臭化カリウムを用い、基板温度を550℃、
真空度を２×10-6Torrとした。 一方コーニング社製、線膨張率が89×10-7／℃
の1417ガラスを実施例１と同様にして0.5mm厚の
線膨張率が81×10-7／℃のアルミナ板上に780℃
で焼成したのちラツピングを行つた。この際、最
終的なガラス層厚は138〜141μであつた。 以上のようにして得られたInAs薄膜と低溶融
ガラス層とを密着し、100ｇの重錘をのせて電気
炉中に入れ、雰囲気をアルゴン雰囲気とし、520
℃まで昇温し、ただちに降温した。そして50℃で
取り出し、水を用いて臭化カリウムを除去した。 このようにして得られたInAs系薄膜構造体を
第２図のようにパターニングしてホール移動度を
測定したところ、20℃で3400cm2／Ｖ・Ｓであつ
た。また20℃での入力抵抗は187Ωであつたが、
さらに300℃での高温化でも測定することができ、
その値は122Ωであつた。 実施例４〜６及び比較例３〜５ 結晶成長用基板として雲母を用い、実施例１と
同様の方法を用いてInSb系複合結晶薄膜を製造
した。次に0.5mm厚で線膨張率が80×10-7／℃の
フエライト板を基体とし、コーニング社製1417、
7520、8463、イワキガラス社製Ｔ−191BF、Ｔ−
029、旭硝子社製1200を用いて転写を行い、得ら
れた薄膜構造体の外部評価（目視観察）を行つ
た。その結果を第１表に示す。
【表】
実施例 ７
実施例１と同様にして雲母基板上にInSb系複
合結晶薄膜を1μ成長させ、さらにイワキガラス
社製Ｔ−191BFをターゲツトとしてスパツタリン
グし、1μの薄膜を形成させた。 一方0.5mm厚の線膨張率が75×10-7／℃のフエ
ライト板をラツピングして表面を平滑にしたの
ち、イワキガラス社製、線膨張率が69×10-7／℃
のＴ−191BFをターゲツトとしたスパツタリング
を行い、2μの薄膜を形成した。 そして、このように形成されたＴ−191BF層同
志を密着し、500ｇの重錘をのせて、窒素雰囲気
の電気炉中で380℃、１分間の条件で転写したの
ち、雲母を剥離したところ、薄膜構造体を得るこ
とができた。この薄膜構造体を第２図のパターン
に加工してホール移動度を測定したところ、20℃
で5100cm2／Ｖ・Ｓといつた機能を有していた。さ
らに280℃の高温下でも1900cm2／Ｖ・Ｓの移動度
を有していた。
合結晶薄膜を1μ成長させ、さらにイワキガラス
社製Ｔ−191BFをターゲツトとしてスパツタリン
グし、1μの薄膜を形成させた。 一方0.5mm厚の線膨張率が75×10-7／℃のフエ
ライト板をラツピングして表面を平滑にしたの
ち、イワキガラス社製、線膨張率が69×10-7／℃
のＴ−191BFをターゲツトとしたスパツタリング
を行い、2μの薄膜を形成した。 そして、このように形成されたＴ−191BF層同
志を密着し、500ｇの重錘をのせて、窒素雰囲気
の電気炉中で380℃、１分間の条件で転写したの
ち、雲母を剥離したところ、薄膜構造体を得るこ
とができた。この薄膜構造体を第２図のパターン
に加工してホール移動度を測定したところ、20℃
で5100cm2／Ｖ・Ｓといつた機能を有していた。さ
らに280℃の高温下でも1900cm2／Ｖ・Ｓの移動度
を有していた。
第１図Ａ〜Ｄは、本発明方法による薄膜構造体
の製造工程の説明図であつて、図中符号１は化合
物半導体の結晶成長用基板、２は化合物半導体薄
膜、３は基体、４は低溶融ガラス層である。 第２図は、本発明方法によつて製造された
CSTSの電気特性を測定するために用いたパター
ンであつて、図中符号ａ，a′は入力電極であり、
ｂ，b′は出力電極である。
の製造工程の説明図であつて、図中符号１は化合
物半導体の結晶成長用基板、２は化合物半導体薄
膜、３は基体、４は低溶融ガラス層である。 第２図は、本発明方法によつて製造された
CSTSの電気特性を測定するために用いたパター
ンであつて、図中符号ａ，a′は入力電極であり、
ｂ，b′は出力電極である。
Claims (1)
- １ 絶縁性の結晶成長用基板上に、化合物半導体
結晶を成長させて基板と化合物半導体結晶薄膜か
ら成る第一複合体とする工程、永久支持するため
の絶縁性基体上に該化合物半導体結晶の融点より
低くかつ、その線膨張係数が基体のそれに対して
±10×10-7／℃の範囲にあるガラス層を形成させ
て第二複合体とする工程、第一複合体と第二複合
体とを前者の化合物半導体結晶薄膜と後者のガラ
ス層とが接触するように密着させたのち、900℃
以下の温度に加熱して両者を融着させる工程、及
び第一複合体の結晶成長用基板のみを選択的に除
去することからなり、前記永久支持用絶縁性基体
と化合物半導体薄膜とが一体となつた化合物半導
体薄膜構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018374A JPS58135628A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 化合物半導体薄膜構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018374A JPS58135628A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 化合物半導体薄膜構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135628A JPS58135628A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0419699B2 true JPH0419699B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=11969931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57018374A Granted JPS58135628A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 化合物半導体薄膜構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135628A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4891329A (en) * | 1988-11-29 | 1990-01-02 | University Of North Carolina | Method of forming a nonsilicon semiconductor on insulator structure |
| US7687372B2 (en) * | 2005-04-08 | 2010-03-30 | Versatilis Llc | System and method for manufacturing thick and thin film devices using a donee layer cleaved from a crystalline donor |
| JP5409033B2 (ja) * | 2008-02-18 | 2014-02-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| CN112687799B (zh) * | 2020-12-19 | 2022-10-11 | 复旦大学 | 一种高结晶度半导体膜转移制造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4894368A (ja) * | 1972-03-13 | 1973-12-05 |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP57018374A patent/JPS58135628A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135628A (ja) | 1983-08-12 |
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