[发明专利]半导体基板、电子器件、及半导体基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体基板、电子器件、及半导体基板的制造方法。

背景技术

近年来，人们正在研发使用诸如GaAs之类的化合物半导体作为活性区域的各种高功能电子器件。因为上述化合物半导体的结晶性对电子器件的性能有很大影响，所以一直寻求形成结晶性优良的化合物半导体。例如，专利文献1公开一种使用了在硅基板上生长的低缺陷密度的GaAs的半导体器件。

在专利文献1中，通过在硅基板上形成硅氧化物层、在设置于该硅氧化物层中的开口内部形成锗硅合金，在该锗硅合金的上层形成位错缺陷密度极小的锗面。在上述锗面上生长的GaAs缺陷密度很小。在专利文献1中，形成于上述GaAs上的发光元件和光接收元件和形成于上述硅基板上的集成电路通过金属引线结合，形成半导体设备。

专利文献1：特开平4-233720号公报

但是，上述半导体器件配置有硅基板、锗硅合金、和GaAs，且硅基板、锗硅合金、和GaAs按此顺序配置在垂直于硅基板的主面的方向上。

另外，锗硅合金和GaAs在硅基板上形成有多个。通常，很难得到作为半导体的禁带宽为0.7～1.1eV这样窄的、电阻率为10⁵Ωcm以上这样高的锗硅合金。另外，由于GaAs的构成成分和锗硅合金的构成成分彼此都是电活性杂质，所以通过各成分的相互扩散而被掺杂，电阻率容易进一步下降。由于锗硅合金层的电阻率下降，GaAs和硅基板之间可能绝缘不充分，所以半导体器件的动作会变得不稳定。

发明内容

为了解决上述技术问题，在本发明的第1方式中，提供一种半导体基板，其包括：底板基板；设置在底板基板上的晶种；设置于晶种上方的化合物半导体；和设置于晶种和化合物半导体之间、具有比晶种大的电阻率的高电阻层。晶种和化合物半导体晶格匹配或者准晶格匹配。作为一个例子，在平行于底板基板的主面的方向上化合物半导体的晶格间距离与在平行于主面的方向上的晶种的晶格间距离大致相同。另外，高电阻层可以与晶种晶格匹配或准晶格匹配，化合物半导体可以与高电阻层晶格匹配或准晶格匹配。底板基板例如是Si基板、SOI基板、或GOI基板。

半导体基板还包括形成于底板基板上、阻挡晶种的前体生长成为晶体的阻挡层，可以形成有贯通阻挡层直至底板基板的开口，晶种设置于开口的内部。晶种例如包含Si_xGe_1-x晶体(0≤x＜1)。

在该半导体基板中，高电阻层例如包含氧化物电介质。氧化物电介质可以通过选择性地氧化所述化合物半导体的一部分而形成。氧化物电介质通过氧化包含Al的III-V族化合物半导体而形成。高电阻层例如包括：包含B的III-V族化合物半导体、或者掺杂了氧的包含Al的III-V族化合物半导体。

晶种是p型半导体，化合物半导体是n型半导体，高电阻层是化合物半导体的耗尽层。例如，晶种是高浓度的p型Ge，化合物半导体是低浓度的n型Al_yGa_1-yAs(0≤y≤1)。另外，晶种是低浓度p型SiGe，化合物半导体是低浓度n型In_zGa_1-zP(0≤z≤1)。

半导体基板可通过以下方式制造：在底板基板上设置晶种、晶体生长与晶种晶格匹配或准晶格匹配的前体层、晶体生长与前体层晶格匹配或准晶格匹配的化合物半导体、以及选择性氧化前体层而形成高电阻层。例如，晶种包含Si_xGe_1-x晶体(0≤x＜1)，前体层包括包含Al的III-V族化合物半导体。

另外，半导体基板可以通过如下方式而制造：在底板基板上形成阻挡晶种的前体生长成为晶体的阻挡层，在阻挡层上形成贯通阻挡层直至底板基板的开口，将晶种设置于开口内部，晶体生长与晶种晶格匹配或准晶格匹配的前体层，晶体生长与前体层晶格匹配或准晶格匹配的所述化合物半导体，以及选择性地氧化前体层而形成高电阻层。半导体基板可以通过在前体层与开口的内壁之间形成空隙，以及从与前体层的空隙接触的面导入氧、选择性地氧化前体层而制造。半导体基板也可以通过以下方式制造：晶体生长前体层使其比阻挡层的表面凸出；以前体层为核，沿阻挡层使化合物半导体生长；以及选择性地氧化前体层。