JPS6329569A - 半導体装置の製造方法および基板 - Google Patents

半導体装置の製造方法および基板

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JPS6329569A
JPS6329569A JP61171581A JP17158186A JPS6329569A JP S6329569 A JPS6329569 A JP S6329569A JP 61171581 A JP61171581 A JP 61171581A JP 17158186 A JP17158186 A JP 17158186A JP S6329569 A JPS6329569 A JP S6329569A
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JP
Japan
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substrate
main surface
region
gaas
semiconductor
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Pending
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JP61171581A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Masuda
司 増田
Seiichiro Ogiwara
荻原 誠一郎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/05Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group III-V technology
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0107Integrating at least one component covered by H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating IGFETs with BJTs

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

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〕 本発明は半導体装置の製造技術、特に、ンリコン基板の
主面に設けた窪みにGaAsを埋め込んだ平坦な基板に
それぞれ素子を形成した構造の半導体装置の製造技術に
関する。
〔従来の技術〕
半導体装置を構成する半導体としては、シリコン(Si
)等の単体物質やガリウム砒素(GaAS)等の化合物
半導体がある。SiはGaAsに比較して、その物性面
から見ると、機械的強度が強くかつ熱伝専度が大きい等
の特長があるとともに、L造的に見ると、ウェハ掻の大
きいものを生産する技術が確率され、かつウェハ製造コ
ストも安価であるという特長がある。また、GaAsは
Siに比較して、電子移動度や到達電子速度が速く、素
子を形成した場合素子の高周波特性が優れているという
特長がある。しかし、機械的強度が低いとともに、ウェ
ハ製造コストが高くかつ大きな直径のウェハを製造する
技術が確率されていないという難点がある。
そこで、SiとGaAsの長所を利用すべくシリコン基
板上にGaAs単結晶を直接あるいは中間層を介在させ
て形成する技術が開発されている。
GaAsとSiを一体化結晶とする技術については、た
とえば、株式会社プレスジャーナル発行[月刊セミコン
ダクターワールド(Semicon−ductor  
World)j 1986年2月号、昭和61年1月1
5日発行、P46〜P51に記載されている。この文献
には、SiとGaASとのそれぞれの長所を取り入れて
、Siの基板主面に直接GaAs結晶を生成する技術や
Si基板の主面に、Ge、アモルファス、多結晶GaA
s、m−V成牛導体等の中間層を形成し、この中間層上
にGaAs単結晶を形成する技術が開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のように、SiとGaASとの長所を取り入れるた
めに、3i基板の主面にQ a 、A s単結晶を構成
する技術が開発されている。
しかし、これらの技術は、基板の主面にS i?I、F
J域が露出していないことから、Si部分に素子を形成
し難いことが本発明者によってあきらかにされた。
本発明の目的は同一基板主面に相互に異なる半導体領域
を設け、これらの領域にそれぞれの半導体に適した素子
を形成する半導体装置製造技術を提イ共することにある
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔問題点を解決するisめの手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法によれば、S
iの基板の主面に複数の溝を設けた後、この基板の主面
にGaAsをエピタキシャル成長させる。その後、基板
主面を所定の厚さだけエツチングして除去し、基板の平
坦な主面にSi領域とGaAs領域を形成する。つぎに
、前記Si基板上にはバイポーラトランジスタを形成す
るとともに、G a A S Gl域には電界効果トラ
ンジスタを形成する。
〔作用〕
上記した手段によれば、基板の平坦な主面に相互に異な
るSi領域およびGaAs領域が設けられ、かつこれら
の領域には、それぞれの半導体に適した素子が形成され
ているため、複合型の半導体装置の特性が向上する。ま
た、Si領域およびGaAs領域はいずれも主面が同一
平坦面となっていることから、配線がし易いとともに信
頼性が高くなる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
第1図は本発明の一実施例による複合構造の半導体装置
の製造に用いるシリコン板を示す断面図、第2図は同じ
<Si仮の主面に溝を設けた状態を示す断面図、第3図
は同じ<5iviの主面にQaAsをエピタキシャル成
長させた状態を示す断面図、第4図は同じくシリコン板
の主面を所望の厚さエツチング除去して平坦な面にシリ
コン領域およびGaAs領域を露出させた状態の断面図
、第5図は同じく基板のシリコン領域およびGaAs領
域にそれぞれ素子を形成した状態を示す模式的断面図で
ある。
この実施例では、第1図に示されるように、最初に、p
−形のSi単結晶からなる基板1が用意される。この基
板lは、第2図に示されるように、その主面、すなわち
、(100)に定間隔にU字断面の/#2が、常用のウ
ェットエツチングあるいはドライエツチングによって形
成される。
つぎに、前記基板1の主面には、気相成長法。
液相エビクキシャル法、MOCVD法(メタル・オーガ
ニック気相成長方法)2分子線エピタキシー (MBE
)法等のエピタキシャル技術(ヘテロエピタキシャル技
術)によって、直接あるいは中間層を介在させてGaA
s単結晶が形成される。
このGaAs領域3は、たとえば、GaAs電界効果ト
ランジスタ(GaAs−FET)を製造するために、C
r等がエピタキシャル時ドーピングされて半絶縁性とな
っている。このエピタキシャルによって、基板lの絶縁
膜/lI2は埋まる。
つぎに、第4図に示されるように、基板1の主面を研磨
および/またはエツチングして、主面を平坦化する。ま
た、この平坦化処理時、主面にGa A s ?Il域
3およびSi領域4が露出するようにする。
つぎに、第5図に示されるように、露出したSi領域4
に素子として、バイポーラトランジスタ5を形成すると
ともに、G a A s 領域3に素子としてGaAs
 −MES−FET6を形成する。
ここで、バイポーラトランジスタ5およびGaAs −
MES−FET6の製造について簡単に説明する。
バイポーラトランジスタ5の製造にあっては、最初に、
p−形のシリコン基板1の主面に、n−形のコレクタ領
域10が設けられるとともに、このコレクタ領域10の
表層部には、p形のベース領域11が設けられる。また
、ベース領域11の表層部には、n十形のエミッタ領域
12が設けられる。そして、これら各領域の主面には、
それぞれコレクタ電極13.ベース電極14.エミッタ
電極15が設けられて、バイポーラトランジスタ5が形
成される。
一方、GaAs −MES−FET6の製造にあっては
、半絶縁性のGaAs領域3の主面に、二度に亘ってイ
オン注入が施されて、n十形のソース領域20およびド
レイン領域21が形成されるとともに、この領域を繋ぐ
ようにn形のゲーHN域22が形成される。つぎに、前
記ソース領域20およびドレイン領域21上に、ソース
電極23およびドレイン電極24が形成される。また、
ゲt4i域22の表面は部分的にエツチングされて、リ
セス(溝)25が形成される。このリセス25によって
、ゲート領域22の厚さ、すなわち、FETの特性を決
定するチャネル26の厚さが設定される。つぎに、前記
チャネル26上には、ゲート電極27が形成される。そ
の後、パフシベーション処理を経てGaAs −MES
 −FET6が形成される。
なお、同図の28は絶縁膜である。
このように、複合的に素子が形成された基板1は、所定
の寸法に分断されて、チップ化される。
また、千ンブは所定のパッケージに組み込まれ半導体装
置となる。
このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。
(1)本発明によれば、−枚のSi基板上にSi領域お
よびG a A s ?Ii域を設け、この3i領域。
G a A s RM域上にそれぞれその半導体を用い
ると、特性が優れる素子を形成しているため、特性の優
れた半導体装置が製造できるという効果が得られる。
(2)上記(1)により、本発明によれば、SiO高集
積化技術とGaAsの高速性によって、超々高速素子ま
たは高集積化素子の開発が可能となるという効果が得ら
れる。
(3)本発明によれば、主面にG a A s gl域
やSi領域を有する基板は、その主面が研磨やエツチン
グによって平坦な面となっていることから、複合素子を
形成した場合、表面に段差が少ないことから配線の不連
続性も発生し難くなり、製造歩留りが向上するとともに
、素子の信頼性が高くなるという効果が得られる。
(4)上記(1)〜(3)により、本発明によれば、特
性の優れた複合素子を高歩留りで製造できるため、半導
体装置の生産コストの低減が達成できるという相乗効果
が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、前記実施例で
は、Si基板主面の溝に半絶縁性のGaAsをエピタキ
シャル成長によって形成したが、導電性のGaAsを直
接成長させてもよい。また、Siからなる基板の主面に
設ける窪みとしては、V字断面の溝や、円形、矩形等の
窪みであってもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるGaAs −MES
−FETやシリコンバイポーラトランジスタを有する複
合半導体装置の製造技術に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではない。
本発明は少なくともシリコンと化合物半導体あるいは化
合物半導体同志を組み合わせた構造の複合半導体装置の
製造技術には適用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、Siの基板の
主面に複数の溝を設けた後、この基板の主面にGaAs
をエピタキシャル成長させる。その後、基板主面を所定
の厚さだけエツチングして除去し、基板の平坦な主面に
Si領域とGaAs領域を形成する。つぎに、前記Si
基板上にはバイポーラトランジスタを形成するとともに
、GaAs領域には電界効果トランジスタを形成する。
したがって、基板の平坦な主面に相互に異なるSi領域
およびG a A s jJ域が設けられ、かつこれら
の領域には、それぞれの半導体に適した素子が形成され
ているため、複合型の半導体装置の特性が向上する。ま
た、Si領域およびGaAs領域はいずれも主面が同一
の平坦面であることから、配線がし易いとともに信頬性
が高くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による複合構造の半導体装置
の製造に用いるシリコン板を示す断面図、第2圀は同じ
<si板の主面に溝を設けた状態を示す断面図、 第3図は同じ<Si板の主面にGaAsをエピタキシャ
ル成長させた状態を示す断面図、第4図は同じくシリコ
ン板の主面を所望の厚さエツチング除去して平坦な面に
シリコン領域およびGaAs領域を露出させた状態の断
面図、第5図は同じく基板のシリコン領域およびGaA
s領域にそれぞれ素子を形成した状態を示す模式的断面
図である。 1・・・基板、2・・・溝、3・・・GaAs領域、4
・・・Si領域、5・・・バイポーラトランジスタ、6
・・・GaAS−MES−FET110・・・コレクタ
領域、11・・・ベース領域、12・・・エミッタ領域
、13・・・コレクタ電極、14・・・ベース電極、1
5・・・エミック電極、20・・・ソース領域、21・
・・ドレイン領域、22・・・ゲート領域、23・・・
ソース電極、24・・・ドレイン電極、25・・・リセ
ス(?り 、26・・・チャネル、27・・・ゲ第  
1  図 第  2  図 第  5   図 2f;222XS

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の半導体で構成される基板の主面に窪みを設け
    る工程と、前記第1の半導体の主面全域に前記第1の半
    導体とは異なる第2の半導体をエピタキシャル成長させ
    る工程と、前記基板の主面全域を所望厚さ除去して平坦
    面化するとともにこの平坦面に第1の半導体と第2の半
    導体をそれぞれ露出させる工程と、前記第1の半導体に
    よって構成される第1領域および第2の半導体によって
    構成される第2領域にそれぞれ素子を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、シリコンからなる基板の主面に溝を設けた後、基板
    主面にGaAsをエピタキシャル成長させることを特徴
    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、第1の半導体からなる基板の主面に設けられた窪み
    に第2の半導体が埋め込まれかつ主面は平坦となってい
    ることを特徴とする基板。 4、シリコン基板の主面に設けられた窪みにGaAsが
    埋め込まれていることを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の基板。
JP61171581A 1986-07-23 1986-07-23 半導体装置の製造方法および基板 Pending JPS6329569A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006044772A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Toppan Printing Co Ltd 複合キャップおよびその複合キャップを備えた容器
WO2023031073A1 (en) 2021-08-31 2023-03-09 Merck Patent Gmbh Composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006044772A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Toppan Printing Co Ltd 複合キャップおよびその複合キャップを備えた容器
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