[发明专利]半导体基板的制造方法、半导体基板、电子器件的制造方法、和反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体基板的制造方法、半导体基板、电子器件的制造方法、和反应装置。

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，在制造将诸如GaAs之类的化合物半导体用作活性区域的电子器件的情况下，通过在与上述化合物半导体可以晶格匹配的GaAs基板或者Ge基板等上外延生长晶体薄膜，可以得到优质的晶体薄膜。

例如，专利文献1公开一种按顺序配置有GaAs基板、AlGaAs缓冲层、GaAs沟道层及GaAs的集电极层的化合物半导体外延晶片及化合物半导体装置。化合物半导体的晶体薄膜通过气相外延生长法而形成。

另一方面，非专利文献1公开了通过对外延生长于Si基板(底板基板)上的Ge的晶体薄膜进行循环热退火，提高晶体薄膜的结晶性。例如，通过在800～900℃实施热退火，可以得到平均位错密度为2.3×10⁶cm^-2的Ge晶体薄膜。这里，平均位错密度是晶格缺陷密度的一个例子。

专利文献1：特开平11-345812号公报

非专利文献1：Hsin-Chiao Luan et.al.“High-quality Ge epilayers on Siwith low threading-dislocation densities”，APPLIED PHYSIC S LETTERS，VOLUME 75，NUMBER 19，8 NOVEMBER 1999。

虽然通过在GaAs基板上或者Ge基板上晶体生长GaAs之类的化合物半导体，可以提高沟道层的晶体性，但是，由于GaAs基板及Ge基板等比Si基板价格高，所以电子器件的制造成本增加。另外，由于这些基板的散热特性不充分，所以器件的形成密度受到限制，或者器件的使用温度受到限制。因此，一直寻求使用如Si基板这样的廉价的、散热特性优良的基板的、具有优良化合物半导体的晶体薄膜的半导体基板和电子器件。

通过对形成于Si基板上的Ge薄膜实施800～900℃的退火，可以提高Ge薄膜的结晶性。但是，在基板具有耐热性低的部分的情况下，不能实施在800～900℃的退火。即，在将这样的方法用于电子器件的制造的情况下，电子器件的制造工艺受到很大限制。另外，电子器件的热设计非常复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，在本发明的第1方式，提供一种半导体基板的制造方法，其对底板基板进行热处理来制造半导体基板，该底板基板设置有要被热处理的被热处理部，该方法包括：在底板基板上设置被加热部的步骤，该被加热部吸收电磁波而产生热、对被热处理部选择性地加热；对底板基板照射电磁波的步骤，和通过由于被加热部吸收电磁波而产生的热，降低被热处理部的晶格缺陷密度的步骤。例如，底板基板是SOI基板或Si基板，被热处理部对电磁波的吸收系数比包含于底板基板中的Si对电磁波的吸收系数大。

在在底板基板上设置被加热部的步骤中，例如，设置包括吸收层的被加热部，该吸收层被照射电磁波所产生的热量相对于被照射的电磁波的能量的比率，比在对被热处理部照射电磁波的情况下产生的热量相对于电磁波的能量的比率大，且该吸收层设置于被热处理部上方。在降低晶格缺陷密度的步骤中，通过由于吸收层吸收电磁波而产生的热，降低被热处理部的晶格缺陷密度。该制造方法在降低晶格缺陷密度的步骤中，使Si_xGe_1-x晶体(0≤x＜1)的晶格缺陷密度降低到10⁵cm^-2以下。

该制造半导体基板的方法，还可以包括在底板基板上形成电子元件的步骤。例如，吸收层被照射电磁波所产生的热量相对于电磁波的能量的比率，比对电子元件的至少一部分照射电磁波的情况下产生的热量相对于电磁波的能量的比率大。吸收层对电磁波的吸收系数可以比电子元件的至少一部分对电磁波的吸收系数大。该制造方法还可以包括在电子元件的上方形成保护电子元件不受电磁波影响的保护层的步骤。在对底板基板照射电磁波的步骤中，可以对底板基板照射如下电磁波，即在被热处理部中的吸收系数比在将底板基板切割而制造的电子器件上的被热处理部以外中的区域的吸收系数大的电磁波。