JPS63197326A - 化合物半導体基板の形成方法 - Google Patents

化合物半導体基板の形成方法

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JPS63197326A
JPS63197326A JP2811487A JP2811487A JPS63197326A JP S63197326 A JPS63197326 A JP S63197326A JP 2811487 A JP2811487 A JP 2811487A JP 2811487 A JP2811487 A JP 2811487A JP S63197326 A JPS63197326 A JP S63197326A
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JP
Japan
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substrate
film
gaas
compound semiconductor
forming
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JP2811487A
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English (en)
Inventor
Sachiko Onozawa
小野澤 幸子
Masahiro Akiyama
秋山 正博
Takashi Egawa
孝志 江川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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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) この発明は、ガリウム砒宏(GaAs)を始めとする化
合物半導体基板の形成方法に関する。
(従来の技術) ゛屯r・機器の多様化及び高速化の請求に伴ない。
これらの機器を構成する半導体デバイスの超高速化、高
機濠化及び高集積化に最適な化合物半導体として、従来
から■−V属化金化合物半導体目され、研究開発が進め
られている。
これらの化合物を導体のうち、m属元素であるガリウム
(Ga)とVFA元素である砒素(As)との化合物に
よる化合物半導体は、結晶内でのitt f移動速度が
速く、電子機器内での処理速度の高速化を図り得ると共
に、主としてシリコン(以下、巾にSiとして省略して
示す。)によって構成した従来の半導体装置に比べて消
費電力が低い、耐放射線性が高い、及びその他の利点を
有する化合物゛ト導体として注目されている。
しかしながら、Siの有する結晶格子定数とGaASの
有する結晶格子定数との差が大きく、所謂、格子定数の
不整合を呈するため、上述のS i )、%板りへのG
aAs膜の直接成長が困難となっていた。
このような困難を解消して、1述したようにSiノ、(
板ヒにGaAs1漠を成長させるため、例えば、文献:
「マテリアルズ リサーチソサエティーシンポジウム 
プロシープインク(Mat、ReS、Soc。
Symp、 Proc、、 Vol B?、P53〜8
4) 」に開示される技術が知られている。
この文献によれば、Si基板上にGaAs膜を形成する
(以下、この化合物半導体基板をGaAs/Siと表わ
す場合も有る。)に当り、有機金属化合物を用いた化学
的気相1&長(NQCVD:Metalorganic
Che+5ical Vapor Depositio
n)法、または分子線エピタキシー(MBE:Mo1e
cular Beam Epitaxy)法により、5
1基板上にGaAs膜を比較的低温で直接成長させるこ
とができる。
以ド、」二連の文献に開示されるGaAs/Si系化合
物半導体基板の形成方法の一例につき、図面を参照して
説明する。
第2図(A)〜(C)は、従来の化合物f導体基板の形
成方法を説明するため、基板の概略的断面によって形成
過程を示す説明図である。尚、図中、断面を示すハツチ
ングは省略して示し、IIはSi基板、13はGaAs
膜、15はSi基板とGaAs膜から構成されるGaA
s/Si基板を示している。
まず始めに、GaASl)!213を被着形成するため
のSi基板11をMOCVD装置内に載置し、水素(H
2)−アルシン(AsH3)雰囲気中で900°C以上
に加熱する。
このようん熱処理を行なったS1基板11(第2図(A
))を約450℃程度に冷却した後、GaAs膜を形成
するためのソース(source)としてトリメチルガ
リウム(Ga ((H3)3 )及びアルシン(AsH
3)を用い、ざらにキャリアガスを水素(H2)として
、90〜100(Torr)に減圧されたN0CV[1
反応器内で、Si)、(板111−に第一層目にバッフ
ァ層としてのGaAs膜(図示せず)を数百への膜厚と
なるまで成長せしめる。
続いて、従来性なわれていた通常の成長温度(700℃
程度)まで昇温した後、当該成長温度で上述の第一層目
のGaAs膜とにGaAs膜13を成長させてGaAs
/Si基板15を形成する(第2図(B)で示す、)。
ト述の技術により形成されるGaAs/Si基板は、従
来の電子デバイス材料として最も広く知られかつ大きな
面積の基板を得ることが比較的容易なSiと、半導体を
構成した際の動作特性に優れた材料として知られるガリ
ウム砒素(GaAs)との組み合わせによって、種々の
機渣を持つ半導体素子を効率良く製造し得る基板として
注目されている。
(5e、明が解決しようとする問題点)しかしながら、
シリコン(Si)の有する熱膨張係数に比べて、ガリウ
ム砒素(GaAs)の熱膨張係数が約3倍と大きいため
、従来の化合物半導体基板の形成ノJ法によりGaAs
/Si7人板を形成し、k、述の反応器から常温の大気
中に取り出した場合、SiJ^板1目二に形成されるG
aAs1模13に引張応力が生じ、第2図(C)に図示
するような半導体基板のソリを生じていた。従って、当
該GaAg/Si基板15を用いて素子形成を行なうに
当り、取扱いの作業性が悪いと共に、製造歩留りの低F
を来たすという問題点が有った0例えば、基板上に従来
周知のホトリソ技術により素子パターンを形成する際に
マスク合わせが行ないにくく、光のまわり込みを生じて
微細な素子パターンが形成できない、及びその他にも製
造り取扱いにくい点が、種々、41つだ。
この発明の目的は、1−述した従来の問題点に鑑み、化
合物を導体基板のソリを実質的に解消し、以って、作業
性を高め、しかも優れた化合物゛ト導体=l f−を歩
留り良く製造できるようにした、化合物゛ト導体ノ^板
の形成方法を提供することにある。
(問題点を解決するための1段) この目的の達成を図るため、この発明の化合物半導体基
板の形成方法によれば、 例えば、シリコンから構成される基板表面ヒに、GaA
sまたはその他の化合物半導体を被着させて化合物半導
体基板を形成するに当り。
シリコン基板の一方の面に、空化ケイ素膜(Si−N膜
)を低温で積層する工程と、この5i−N膜が積層され
たシリコン基板を高温で熱処理する工程と、 L述した高温での熱処理後に、前述のシリコンノ1(板
の他方の面に化合物半導体を成長させて形成する ことを特徴としている。
また、この発明の形成方法の実施に当っては、5i−N
l)3の被着形成後の基板に対する熱処理を約700℃
程度以、Lの高温とするのが好適である。
但し、この頃1m古では、種々の被着手段により、他の
元素が存在する窒化ケイ素膜、或いは化学礒論に従わな
い窒化ケイ素膜をも含めて、rSi−N膜」として包括
的に表現するものとする。
(作用) この発明の化合物半導体基板の形成方法によれば、Si
基板上の一方の面に5i−N膜を低温で被着させた後、
この基板を高温で熱処理することによって、当該Si基
板に引張応力を持たせてソリを生じせしめる構成となっ
ている。
従って、上述のソリを有する5i−N膜を一方の面に形
成した基板の他方の面に前述のGaAs膜を形成すれば
、このGaAs膜の有する引張応力と膜の有する引張応
力とが、シリコン基板を挟んで相殺するように働き、基
板のソリを低減させることができる。
(実施例) 以ド、この発rJJの化合物半導体の形成方法の好適実
施例につき、図面を参照して説明する。
第1図(A)〜(C)は、この発明の形成力法を概略的
な基板断面により示した形成工程図であり、17は5i
−Nv!、19は高温での熱処理後に引張応力を有して
ソリを生じせしめた状態での5i−N膜、また、21は
この発明によって形成される、GaAs/Si基板に5
i−N膜18を被着せしめた化合物半導体基板を示して
おり、以下、この基板をGaAs/Si/5i−N基板
21として示す。尚1図中、断面を示すハツチングは省
略して示し、第2図(A)〜(C)と同様な機能を有す
る構成成分については同一の符号を付して示し、詳細な
説明は省略する。また、以下の説明では、この発明の理
解を容易とするため、化合物半導体基板の形成途中であ
って、種々の材料からなる膜を被着形成せしめられた各
過程におけるSi基板11を、単に81基板!lとして
、包括的に表現するものとする。
まず、プラズマによる化学的気相成長(PCVD:Pl
as+*a Chemical Vapor Depo
sition)法によって、厚さ約300.iimの5
1基板11の一方の而(+A面)に5i−N膜17を膜
厚が約3000〜3500 Aとなるように被着形成す
る(第1図(A))、この際、形成される5i−N膜1
7は引張応力を有しているが、51基板11の全体的な
形状としてのソリは生じない。
この後、5i−N膜17を被着せしめたSi基板11を
、アルゴン或いはその他の不活性ガス雰囲気、または水
素〜アルシン(I2−A3H3)雰囲気とした約700
°C以りの高温槽中で熱処理を行なう。
この熱処理によって、Si基板11の一方の表面とに形
成された5i−N膜17が変化し、当該熱処理後の5i
−N膜19の有する引張応力によって、第1図CB)で
示すように、Si基板11にソリを生じさせる。
然る後、従来の技術として説明した手段により、Si基
板11ノ5i−NJ)Q 17 (或イハ5i−Nll
!219) 全被着ぜしめた面とは反対側の面(表面)
LにGaAsllI213を直接成長させて、第1図(
C)に示すGaAs/Si/5i−N基板21を形成す
る。
このような1程を経て形成されたGaAs/Si/5i
−N基板2Iは、従来のGaAs/Si基板に比べて、
基板のソリを、前述した半導体素子形成五問題とならな
い程度まで低減することができる。
以1−1この発明の実施例につき説明したが、この発明
は1−述の実施例に限定されるものではない。例えば、
5i−N膜の膜厚、熱処理の温度及びその他の数値的条
件は、この発1す1の(1的の範囲内で、設計に応じた
任意好適な値として構成し得ること明らかである。
さらに、上述の実施例では5i−N膜17の被着り段を
PCVD法として説明したが、プラズマ以外の化学的気
相成長法、或いは低温スパッタ法及びその他の被着手段
としても、−1−述の実施例同様の効果を期待し得る。
(発明の効果) 1;述した説明から明らかなように、この発明の化合物
゛ト導体ノ、を板の形成方法によれば、S i )g板
の−・方の面に′イシ化ケイJ (S i −N ) 
l漠を被着形成した後、″/I該ノ、(板を熱処理する
ことによって5i−N膜を変化させ、当該)1(板の他
方の面にカリウム砒素膜(GaAs)を被着成長するた
め、化合物半導体基板のソリを低減することができる。
従って、この発明の形成方法によって得られる化合物半
導体基板を用いれば、製造との作業性が向[−シ、微細
な素fパターンを容易に形成することが1TH2となり
、以って、優れた化合物半導体素f・を歩留り良く製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(C)は、この発明の化合物゛ト導体基
板の形成方法を説明するため、基板の断面により示した
形成工程図、 第21:4(A)〜(C)は、従来の形成方法を説明す
るため、基板断面により示した形成工程図である。 11・・・・シリコン(Si)基板 13・・・・ガリウム砒素(GaAs)膜15−−=G
aAs/ Si基板、17=・・5i−N膜19・・・
・5i−N膜(熱処理後) 21−GaAs/Si/’5i−N基板。 Ifニア’)コ>基才反    /J LaAs)1/
7 : S+ −N 8L     14 : 、5i
−N躾(熱処理後)Zf G改As15r/5r−N幕
状 この発明のに燵4列の形成ニオ」l 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン(Si)基板表面上に化合物半導体を被
    着させ化合物半導体基板を形成するに当り、シリコン(
    Si)基板の裏面に窒化ケイ素(Si−N)膜を低温で
    積層する工程と、 該窒化ケイ素膜が積層されたシリコン基板を高温で熱処
    理する工程と、 該高温での熱処理後に前記シリコン基板の表面上に化合
    物半導体を成長させて形成する ことを特徴とする化合物半導体基板の形成方法。
JP2811487A 1987-02-12 1987-02-12 化合物半導体基板の形成方法 Pending JPS63197326A (ja)

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