專利名稱：半導(dǎo)體基板、電子器件、以及半導(dǎo)體基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板(Semiconductor Wafer)、電子器件、以及半導(dǎo)體基板的制造方法。本發(fā)明，尤其涉及使用廉價(jià)的SOI (Silicon On Insulator)基板，在絕緣膜上形成了結(jié)晶性良好的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶薄膜的半導(dǎo)體基板、電子器件、和半導(dǎo)體基板的制造方法。
背景技術(shù)：
作為使用了 GaAs系等的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的電子器件，開發(fā)有利用異質(zhì)結(jié)的各種高功能電子器件。因?yàn)榛衔锇雽?dǎo)體結(jié)晶的結(jié)晶性可左右電子器件的性能，所以被要求質(zhì)量?jī)?yōu)良的結(jié)晶薄膜。在制造采用GaAs系的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的電子器件時(shí)，從異質(zhì)結(jié)界面的晶格匹配等的要求考慮，選擇在GaAs或與GaAs晶格常數(shù)極為接近的Ge等的底板基板 (《一7基板)上面結(jié)晶生長(zhǎng)薄膜。在專利文獻(xiàn)1中記載了包括在具有晶格失配的基板或位錯(cuò)密度大的基板上生長(zhǎng)的具有外延生長(zhǎng)區(qū)域的限制區(qū)域的半導(dǎo)體器件。非專利文獻(xiàn)1記載了由橫向外延過(guò)度生長(zhǎng)法形成的Ge覆蓋的Si基板上的低位錯(cuò)密度GaAs外延生長(zhǎng)層。在非專利文獻(xiàn)2，記載了在 Si基板上形成高質(zhì)量的Ge外延生長(zhǎng)層(以下，有時(shí)稱之為Ge外延層)的技術(shù)。該技術(shù)中， 在Si基板上限定區(qū)域地形成了 Ge外延層之后，通過(guò)對(duì)Ge外延層實(shí)施循環(huán)熱退火，而使Ge 外延的平均位錯(cuò)密度變?yōu)?. 3 X IO6CnT2。專利文獻(xiàn)1日本特開平4-233720號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn) 1 Β· Y. Tsaur et. al. “Low-dislocation-density GaAs epilayers grown on Ge-coated Si substrates by means of lateral epitaxial overgrowth", Appl.Phys. Lett. 41 (4) 347-349，15 August 1982.非專利文獻(xiàn) 2Hsin-Chiao Luan et. al. "High-quality Ge epilayers on Si with low threading-dislocation densities”， APPLIED PHYSICS LETTERS, VOLUME 75， NUMBER 19，8 NOVEMBER 1999.

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概要優(yōu)選在GaAs基板或是Ge基板等的可與GaAs晶格匹配的基板上形成GaAs系的電子器件。然而，GaAs基板或可與Ge基板等的GaAs晶格匹配的基板價(jià)格昂貴，此外，這些基板的散熱特性不好，為了進(jìn)行充分散熱設(shè)計(jì)，而需要限制器件的形成密度。因此，需求一種具有使用廉價(jià)的Si基板形成的GaAs系等的化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶薄膜的優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體基板。更需要能夠?qū)崿F(xiàn)由GaAs系的電子器件高速轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體基板。為了解決上述課題，在本發(fā)明的第1方式中，提供半導(dǎo)體基板，其是依序具有底板基板、絕緣層、Si結(jié)晶層的半導(dǎo)體基板，包括設(shè)置在Si結(jié)晶層上用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)的阻擋層，阻擋層具有貫通到Si結(jié)晶層為止的開口，在開口內(nèi)部具有種晶，化合物半導(dǎo)體晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于種晶。同時(shí)，化合物半導(dǎo)體的開口中包含的部分具有 (λΓ3)/3以上的縱橫尺寸比。同時(shí)，由氣體的P化合物表面處理種晶與化合物半導(dǎo)體的界面。種晶，比如，包含結(jié)晶生長(zhǎng)得到的SixGeh (0彡χ< 1)結(jié)晶或以500°c以下的溫度結(jié)晶生長(zhǎng)的GaAs?；衔锇雽?dǎo)體是3-5族化合物半導(dǎo)體或是2-6族化合物半導(dǎo)體?；衔锇雽?dǎo)體，是3-5族化合物半導(dǎo)體，作為3族元素包含Al、Ga、^i中的至少1種，作為5族元素可以含N、P、As、Sb中的至少1種。開口底面積是Imm2以下。開口底面積也可以是1600 μ m2以下。開口底面積即使是900 μ m2以下也可以。開口底面的最大寬度為80 μ m以下。開口底面的最大寬度可以是 40μπι以下，也可以是5μπι以下。阻擋層的外形的最大寬度是4250 μ m以下。阻擋層的外形的最大寬度也可以是400 μ m以下。底板基板具備具有從(100)面或與(100)面結(jié)晶學(xué)性地等效面傾斜的傾斜角(off angle)的主面，開口底面是長(zhǎng)方形，長(zhǎng)方形的一邊，與底板基板的<010>方向、<0_10>方向、 <001>方向、和<00-1>方向的任意一個(gè)實(shí)質(zhì)性地平行。底板基板具備具有包含從(111)面， 或與(111)面結(jié)晶學(xué)性地等效的面傾斜的傾斜角的主面，開口底面是六角形，六角形的一邊，可以與底板基板的<1-10>方向、<-110>方向、<0-11>方向、<01-1>方向、<10-1>方向、 及<-101>方向的任意一個(gè)方向?qū)嵸|(zhì)平行。對(duì)于半導(dǎo)體基板而言，可以提供具有化合物半導(dǎo)體在種晶上比阻擋層面還凸出地結(jié)晶生長(zhǎng)的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶、和以晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核沿著阻擋層橫向生長(zhǎng)的橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的半導(dǎo)體基板。橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶具有以晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核沿著阻擋層橫向生長(zhǎng)的第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶，和以第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核沿著阻擋層在與第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶不同的方向橫向生長(zhǎng)的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。比如，橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶是3-5族化合物半導(dǎo)體或是2-6族化合物半導(dǎo)體。同時(shí)，阻擋層有多個(gè)開口，與在多個(gè)開口的各自內(nèi)部被設(shè)置的種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的化合物半導(dǎo)體，可以不接觸于與設(shè)置在鄰接的開口內(nèi)部的種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的化合物半導(dǎo)體。比如，多個(gè)開口被等間隔設(shè)置。在半導(dǎo)體基板中，化合物半導(dǎo)體包含由含P的3-5族化合物半導(dǎo)體組成的緩沖層， 緩沖層可以與種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。同時(shí)，半導(dǎo)體基板可以具有被設(shè)置在Si結(jié)晶層中的沒有被種晶覆蓋的部分上的Si半導(dǎo)體器件。并且，半導(dǎo)體基板，可以具有底板基板是單結(jié)晶的Si且在底板基板的沒有設(shè)置種晶的部分設(shè)置的Si半導(dǎo)體器件。形成Si結(jié)晶層的種晶的面，具有從選自(100)面、(110)面、(111)面、結(jié)晶學(xué)性地與(100)面等效的面、結(jié)晶學(xué)性地與(110)面等效的面、和結(jié)晶學(xué)性地與(111)面等效的面的任一個(gè)結(jié)晶面傾斜的傾斜角。傾斜角可以是6°以下2°以上。在本發(fā)明的第2方式中提供電子器件，具有基體(substrate)，設(shè)置在基體上的絕緣層，設(shè)置在絕緣層上的Si結(jié)晶層，被設(shè)置在Si結(jié)晶層上、用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)且具有貫通到Si結(jié)晶層為止的開口的阻擋層，設(shè)置在開口內(nèi)部的種晶，晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于種晶的化合物半導(dǎo)體，以及使用化合物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體器件。化合物半導(dǎo)體可以具有在所述種晶上，比所述阻擋層表面凸出地結(jié)晶生長(zhǎng)的晶種化合物半導(dǎo)體晶體；以及以所述晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核，沿著所述阻擋層橫向生長(zhǎng)的橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。 在本發(fā)明的第3方式中，提供半導(dǎo)體基板的制造方法，具有以下步驟，準(zhǔn)備依序設(shè)置有底板基板、絕緣層、Si結(jié)晶層的SOI基板的步驟；在Si結(jié)晶層上，設(shè)置用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)的阻擋層的步驟；在阻擋層形成貫通到Si結(jié)晶層為止的開口的步驟；在開口內(nèi)部使種晶生長(zhǎng)的步驟；以及使與種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的所述化合物半導(dǎo)體結(jié)晶生長(zhǎng)的步驟。形成開口的步驟可以包含等間隔形成多個(gè)開口的步驟。


圖1是概略性地表示半導(dǎo)體基板10剖面的一個(gè)例子的圖。
圖2是概略性地表示半導(dǎo)體基板20剖面的一個(gè)例子的圖。
圖3是表示一實(shí)施方式有關(guān)的電子器件100平面例的圖。
圖4是表示在圖3中的A-A線剖面的圖。
圖5是表示在圖3中的B-B線剖面的圖。
圖6是表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖7是表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖8是表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖9是表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖10是表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖11是表示電子器件100其他的制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖12是表示電子器件100其他的制造過(guò)程中的剖面例的圖。
圖13是表示電子器件200的平面例的圖。
圖14是表示電子器件300的平面例的圖。
圖15是表示電子器件400的剖面例的圖。
圖16是表示電子器件500的剖面例的圖。
圖17是表示電子器件600的剖面例的圖。
圖18是表示電子器件700的剖面例的圖。
圖19是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體基板801的平面例的圖。
圖20是擴(kuò)大表示的區(qū)域803的圖。
圖21是表示的半導(dǎo)體基板801的剖面例，同時(shí)表示被阻擋層804覆蓋的被覆區(qū)域的開口 806中形成的HBT的圖。圖22是表示制成的半導(dǎo)體基板剖面的模式圖。圖23是表示沒做退火的Ge結(jié)晶層2106剖面形狀的圖。圖M是表示以700°C退火后的Ge結(jié)晶層2106剖面形狀的圖。圖25是表示以800°C退火后的Ge結(jié)晶層2106剖面形狀的圖。圖沈是表示以850°C退火后的Ge結(jié)晶層2106剖面形狀的圖。圖27是表示以900°C退火后的Ge結(jié)晶層2106剖面形狀的圖。圖28是表示在實(shí)施例6中的化合物半導(dǎo)體2108薄膜厚度的平均值的圖。圖四是表示在實(shí)施例6中的化合物半導(dǎo)體2108薄膜厚度的變動(dòng)系數(shù)的圖。圖30是表示在實(shí)施例7中的化合物半導(dǎo)體2108薄膜厚度的平均值的圖。
圖31是表示實(shí)施例7中的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖32是表示實(shí)施例7的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖33是表示實(shí)施例7的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖34是表示實(shí)施例7的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖35是表示實(shí)施例7的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖36是表示實(shí)施例8的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖37是表示實(shí)施例8的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖38是表示實(shí)施例8的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖39是表示實(shí)施例8的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖40是表示實(shí)施例8的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖41是表示實(shí)施例9的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖42是表示實(shí)施例9的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖43是表示實(shí)施例9的化合物半導(dǎo)體2108電子顯微鏡照片的圖。圖44是表示實(shí)施例10的半導(dǎo)體基板的電子顯微鏡照片的圖。圖45是表示實(shí)施例11的HBT單元的激光顯微鏡像的圖。圖46是表示實(shí)施例12的電子元件的激光顯微鏡像的圖。圖47是表示HBT單元的電特性和開口區(qū)域的面積的關(guān)系的圖。圖48是表示在結(jié)晶剖面的掃描型電子顯微鏡照片的圖。圖49是表示以易懂的目的表示了圖48照片的摹寫圖。圖50是表示在結(jié)晶剖面的掃描型電子顯微鏡照片的圖。圖51是表示以易懂的目的表示的圖50照片的摹寫圖。圖52是表示關(guān)于樣品A的Si元素的剖面圖(profile)。圖53是表示關(guān)于樣品A的Ge元素的剖面圖。圖M是表示關(guān)于樣品B的Si元素的剖面圖。圖55是表示關(guān)于樣品B的Ge元素的剖面圖。圖56是以淺顯易懂為目的表示從圖52表示圖55的模式圖。圖57是表示關(guān)于樣品A的測(cè)量區(qū)域的SEM照片的圖。圖58是表示關(guān)于圖57中表示的測(cè)量區(qū)域的Si及Ge的元素強(qiáng)度積分值的圖。圖59是示出表示關(guān)于樣品B的測(cè)量區(qū)域的SEM照片的圖。圖60是表示關(guān)于圖59中表示的測(cè)量區(qū)域的Si及Ge的元素強(qiáng)度積分值的圖。圖61是表示根據(jù)實(shí)施例2制作的半導(dǎo)體器件用基板3000平面圖形的圖。圖62是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和阻擋層3002的寬度的關(guān)系的圖表。圖63是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和面積比的關(guān)系的圖表。圖64是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和阻擋層3002的寬度的關(guān)系的圖表。圖65是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和面積比的關(guān)系的圖表。圖66是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和阻擋層3002的寬度的關(guān)系的圖表。圖67是表示器件用薄膜3004的生長(zhǎng)速度和面積比的關(guān)系的圖表。圖68是觀察了底板基板的傾斜角為2°的半導(dǎo)體器件用基板3000的表面得到的電子顯微鏡照片的圖。
圖69是觀察了底板基板的傾斜角為2°的半導(dǎo)體器件用基板3000的表面得到的電子顯微鏡照片的圖。圖70是觀察了底板基板的傾斜角為6°的半導(dǎo)體器件用基板3000的表面得到的電子顯微鏡照片的圖。圖71是觀察了底板基板的傾斜角為6°的半導(dǎo)體器件用基板3000的表面得到的電子顯微鏡照片的圖。圖72是表示異質(zhì)結(jié)型雙極晶體管(HBT)3100的平面圖。圖73是表示在圖20中虛線包圍的部分的顯微鏡照片的圖。圖74是放大表示圖21中用虛線圈著的3個(gè)HBT單元3150的部分的平面圖。圖75是觀察HBT單元3150區(qū)域的激光顯微鏡照片的圖。圖76是按HBT3100制造工序的順序表示的平面圖。圖77是按HBT3100制造工序的順序表示的平面圖。圖78是按HBT3100制造工序的順序表示的平面圖。圖79是按HBT3100制造工序的順序表示的平面圖。圖80是按HBT3100制造工序的順序表示的平面圖。圖81是表示測(cè)量了所制造的HBT3100各種特性得到的數(shù)據(jù)的圖表。圖82是表示測(cè)量了所制造的HBT3100各種特性得到的數(shù)據(jù)的圖表。圖83是表示測(cè)量了所制造的HBT3100各種特性得到的數(shù)據(jù)的圖表。圖84是表示測(cè)量了所制造的HBT3100各種特性得到的數(shù)據(jù)的圖表。圖85是表示測(cè)量了所制造的HBT3100各種特性得到的數(shù)據(jù)的圖表。圖86是對(duì)通過(guò)2次離子質(zhì)量分析法得到的深度剖面圖進(jìn)行測(cè)量得到的數(shù)據(jù)的圖。圖87是表示與HBT3100同時(shí)形成的HBT剖面的TEM照片的圖。圖88是表示在沒有阻擋層的滿面基板(日文原文 々基板)上形成了器件用薄膜的HBT的圖。
具體實(shí)施例方式以下，說(shuō)明本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，不過(guò)，以下的實(shí)施方式并不限定權(quán)力要求范圍所涉及的發(fā)明，另外，在實(shí)施方式中說(shuō)明的特征組合并非全部都是發(fā)明的解決手段所必須的。圖1，概略性地表示一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體基板10剖面的一個(gè)例子。如圖1所示，半導(dǎo)體基板10，至少在一部分中按順序具有底板基板12、絕緣層13和Si結(jié)晶層14。據(jù)此，絕緣層13將Si結(jié)晶層14和底板基板12絕緣，得以抑制漏電流流向底板基板12。在這里，在本說(shuō)明書中，所謂的“大體上垂直的方向”，不僅僅是嚴(yán)格的垂直的方向，也包含考慮到基板及各部件的制造誤差，稍稍傾斜于垂直的方向。阻擋層15阻擋結(jié)晶生長(zhǎng)。阻擋層15被設(shè)置在—Si結(jié)晶層14上面。阻擋層15中， 在大體上垂直于底板基板12主面11的方向形成貫通阻擋層15且露出Si結(jié)晶層14的開口 17。即，開口 17貫通到Si結(jié)晶層14為止。由此，在阻擋層15表面沒有結(jié)晶生長(zhǎng)，在開口 17內(nèi)部中選擇性地結(jié)晶生長(zhǎng)。同時(shí)，半導(dǎo)體基板10具有種晶16。種晶16被設(shè)置在開口 17內(nèi)部。以此，能得到結(jié)晶性優(yōu)良的種晶16。另外，絕緣層13的面積可以比底板基板12的面積小。Si結(jié)晶層14的面積可以比絕緣層13的面積小。阻擋層15的面積可以比Si結(jié)晶層14的面積小。作為一個(gè)例子，底板基板12是硅基板。作為一個(gè)例子，絕緣層13是通過(guò)氧化底板基板12主面11而形成的氧化硅層。作為一個(gè)例子，Si結(jié)晶層14是在絕緣層13上形成的單結(jié)晶硅的層。底板基板12、絕緣層13、和Si結(jié)晶層14，可以是市售的SOI基板。種晶16，通過(guò)使用CVD法(化學(xué)氣相生長(zhǎng)法)，MOCVD法(有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法) 或采用使用有機(jī)金屬作為原料的MBE法(分子束外延法)的外延生長(zhǎng)法在Si結(jié)晶層14上面形成。種晶16，比如，含有SixGei_x結(jié)晶(0彡x< 1)，或在500°C以下的溫度形成的GaAs 結(jié)晶。阻擋層15可以是SiO2,比如可以采用CVD法形成。開口 17，比如，可以通過(guò)光刻法形成。在本實(shí)施方式中，對(duì)有關(guān)底板基板12和絕緣層13的接觸進(jìn)行說(shuō)明，不過(guò)，底板基板12和絕緣層13的位置關(guān)系不限定于兩者接觸。比如，在底板基板12和絕緣層13之間可以形成其他的層。在本實(shí)施方式中，對(duì)有關(guān)Si結(jié)晶層14和種晶16接觸進(jìn)行說(shuō)明，不過(guò)， Si結(jié)晶層14和種晶16的位置關(guān)系不限定于兩者接觸。比如，在Si結(jié)晶層14和種晶16之間，可以形成其他的層。同時(shí)，種晶16，可以由多個(gè)結(jié)晶層形成。圖2，概略性地示出半導(dǎo)體基板20的一個(gè)剖面例。半導(dǎo)體基板20，除了還具有化合物半導(dǎo)體觀的以外，具有與半導(dǎo)體基板10同樣的構(gòu)成。阻擋層15阻擋化合物半導(dǎo)體觀的結(jié)晶生長(zhǎng)。化合物半導(dǎo)體觀晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于種晶16。據(jù)此，使用結(jié)晶性優(yōu)良的種晶16能得到結(jié)晶性優(yōu)良的化合物半導(dǎo)體觀?；衔锇雽?dǎo)體觀，可以使用MOCVD法(有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法)或使用作為原料而使用有機(jī)金屬的的MBE法的外延生長(zhǎng)法形成?；衔锇雽?dǎo)體觀，比如，是3-5族化合物半導(dǎo)體或是2-6族化合物半導(dǎo)體?；衔锇雽?dǎo)體觀為3-5族化合物半導(dǎo)體的情況下，化合物半導(dǎo)體28作為3族元素包含Al、GaJn中的至少1種，作為5族元素可以含N、P、As、Sb中至少1種?；衔锇雽?dǎo)體觀可以由多個(gè)結(jié)晶層形成。化合物半導(dǎo)體觀的至少一部分的區(qū)域比阻擋層15的表面突出地形成。圖3，表示本實(shí)施方式的電子器件100的平面例。圖4表示圖3中的A-A線剖面。 圖5表示圖3中的B-B線剖面。本實(shí)施方式的電子器件100，具有SOI基板102及阻擋層 104。電子器件100，具有Ge結(jié)晶層106、晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108、第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110和第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112。同時(shí)，電子器件100具有柵極絕緣膜114、柵極電極 116和源極-漏極電極118。阻擋層104和阻擋層15等同。Ge結(jié)晶層106和種晶16等同。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108、第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110及第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112等同于化合物半導(dǎo)體觀。因此，有時(shí)將省略關(guān)于等同的構(gòu)件重復(fù)的說(shuō)明。本例中，以在開口 105上設(shè)置的Ge結(jié)晶層106作為核，使晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 108從開口 105生長(zhǎng)到突出為止。并且，以晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108為核，使第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110沿阻擋層104的表面中的第1方向生長(zhǎng)。并且，將第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 110作為核，使第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112沿阻擋層104的表面中的第2方向生長(zhǎng)。第1方向及第2方向比如是互相正交的方向。
電子器件 100,可以含多個(gè) MISFET(metaHnsulator-semiconductor field-effect transistor) 5 HEMT (high-electron-mobility transistor)。另夕卜，在本說(shuō)明書中，根據(jù)附圖的表示，有時(shí)將依次層疊各要素的層疊方向記載為上方向。可是，上述記載不限定電子器件100等的使用時(shí)為上方的方向，在本說(shuō)明書中的“在……上(面)形成”是表示要在層疊方向形成的意思。同時(shí)，所謂的“在……上(面)形成”，不僅包含與對(duì)象接觸而形成，也包含隔著其他的層而形成。SOI基板102至少在一部中，按順序具有Si基板162、絕緣層164、Si結(jié)晶層166。 主面SOI基板102，在Si基板162的主面172 —側(cè)，具有絕緣層164和Si結(jié)晶層166。Si 基板162可以是單結(jié)晶Si基板。Si基板162具有作為電子器件100的基體的功能。絕緣層164，將Si基板162和Si結(jié)晶層166電性絕緣。絕緣層164接觸于Si基板162的主面172而形成。Si結(jié)晶層166可以含Si的單結(jié)晶。Si結(jié)晶層166接觸于絕緣層164而形成。Si基板162、絕緣層164及Si結(jié)晶層166等同于底板基板12、絕緣層13及 Si結(jié)晶層14。因此，有時(shí)省略關(guān)于同等的構(gòu)件的重復(fù)的說(shuō)明。在SOI基板102上形成作為有源元件的MISFET或HEMT等。由于在SOI基板102 上形成電子器件100，而電子器件100寄生電容降低，所以電子器件100動(dòng)作速度提高。同時(shí)，絕緣層164由于具有高絕緣電阻，而能抑制漏電流從電子器件100向Si基板162流動(dòng)。阻擋層104，在SOI基板102的主面172 —側(cè)，接觸Si結(jié)晶層166而形成。阻擋層104和阻擋層15等同。同時(shí)，阻擋層104在大體上垂直于Si基板162的主面172的方向形成貫通阻擋層104的開口 105。同時(shí)，阻擋層104阻擋晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108、第 1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110、和第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的結(jié)晶的外延生長(zhǎng)。開口 105，在晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108被形成之前的狀態(tài)中，露出Si結(jié)晶層 166。S卩，在阻擋層104形成從阻擋層104的表面達(dá)到Si結(jié)晶層166的開口 105。因此，在 Si結(jié)晶層166露出的開口 105中，外延膜選擇生長(zhǎng)。比如，在開口 105內(nèi)部，Ge結(jié)晶層106 選擇性地結(jié)晶生長(zhǎng)。同時(shí)，在開口 105內(nèi)部，以Ge結(jié)晶層106為核，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 108選擇性地結(jié)晶生長(zhǎng)。另一方面，因?yàn)樵谧钃鯇?04的表面的結(jié)晶生長(zhǎng)被阻擋，因此在阻擋層104表面不生長(zhǎng)外延膜。阻擋層104可以包含氧化硅或氮化硅。在此，在本說(shuō)明書中所謂的“開口的縱橫尺寸比”是指用“開口的寬度”除“開口的深度”得到的值。例如按照“電子信息通信學(xué)會(huì)編，[電子信息通信手冊(cè)(電子情報(bào)通信 !、^ K寸y ” )第一分冊(cè)”751頁(yè)(1988年，歐姆公司發(fā)行)，記載縱橫比為(蝕刻深度/圖案寬度)，在本說(shuō)明書中也以同樣意義使用縱橫比的用語(yǔ)。另外，開口的深度系指于硅基板上層疊薄膜時(shí)的層疊方向上的開口的深度，開口的寬度系指垂直于層疊方向的方向上的開口的寬度。當(dāng)開口的寬度不固定時(shí)，“開口的寬度”是指開口的最小寬度。例如當(dāng)從開口的層疊方向來(lái)看，形狀為長(zhǎng)方形時(shí)，“開口的寬度”是指長(zhǎng)方形的短邊的長(zhǎng)度。在開口 105內(nèi)部Ge結(jié)晶層106結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，“開口 105深度”與Ge結(jié)晶層106表面和阻擋層104表面的距離相等。同時(shí)，如果將Ge結(jié)晶層106為核，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108選擇性地結(jié)晶生長(zhǎng)的情況下，“開口 105深度”與晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108被開口 105包含的部分相等。在這里，所謂被開口 105包含的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的部分， 是從Ge結(jié)晶層106表面的高度到阻擋層104表面的高度的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108垂直方向的寬度。因此，本說(shuō)明書的“開口 105縱橫尺寸比”是用“開口的寬度”除“開口 105中包含晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的部分的高度”的值。不將在開口 105形成的Ge結(jié)晶層106加熱到600 900°C左右為止的情況下，比如，優(yōu)選開口 105具有0/"3)/3以上的縱橫尺寸比。更具體而言，在開口 105底面的Si結(jié)晶層166的表面方位是(100)的情況下，開口 105可以具有1以上的縱橫尺寸比。在開口 105 底面的Si結(jié)晶層166的面方位是(111)的情況下，開口 105可以具有^2(=約1.414)以上的縱橫尺寸比。在開口 105底面的Si結(jié)晶層166的面方位是(110)的情況下，開口 105 可以具有(入3)/3(=約0.577)以上的縱橫尺寸比。如果在縱橫尺寸比(^3)/3以上的開口 105內(nèi)部形成Ge結(jié)晶層106的話，則會(huì)使 Ge結(jié)晶106中包含的缺陷在開口部105的壁面結(jié)束。其結(jié)果，降低了開口 105壁面不被覆蓋而露出的Ge結(jié)晶層106表面的缺陷。S卩，如果開口 105具有(^3)/3以上的縱橫尺寸比， 即使是不對(duì)開口 105上形成的Ge結(jié)晶層106進(jìn)行退火處理的狀態(tài)，也能使在開口 105中露出的Ge結(jié)晶層106表面的缺陷密度縮小到規(guī)定的容許范圍。能將在開口 105中露出的Ge 結(jié)晶層106表面作為晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的結(jié)晶核使用，由此，提高晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108結(jié)晶性。另外，如果能對(duì)開口 105形成了的Ge結(jié)晶層106加熱到600 900°C左右后實(shí)施退火時(shí)，開口 105縱橫尺寸比可以小于v"2。因?yàn)?，即使是開口 105縱橫尺寸比小于^2，也能夠通過(guò)實(shí)施退火來(lái)降低Ge結(jié)晶層106缺陷。更具體而言，在開口 105底面中的Si結(jié)晶層166的面方位是(100)的情況下，開口 105可以具有小于1的縱橫尺寸比。在開口 105 底面的Si結(jié)晶層166面方位是(111)的情況下，開口 105可以具有小于λΓ2(=約1.414) 的縱橫尺寸比。在開口 105底面的Si結(jié)晶層166面方位是(110)的情況下，開口 105可以具有小于(λΓ3)/3(=約0.577的)的縱橫尺寸比。對(duì)于Ge結(jié)晶層106而言，在使化合物半導(dǎo)體結(jié)晶生長(zhǎng)前可以在Ge結(jié)晶層106上實(shí)施退火。同時(shí)，開口 105底面積可以是Imm2以下，優(yōu)選是小于0. 25mm2。在這種情況下，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108底面積也變?yōu)镮mm2以下或0. 25mm2。由于把晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 108尺寸設(shè)定為預(yù)設(shè)值以下，由此，根據(jù)規(guī)定條件的退火，能將晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108 任意的點(diǎn)的缺陷移動(dòng)到晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的端部。因此，能夠容易地降低晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的缺陷密度。同時(shí)，開口 105的底面積，可以是0.01mm2以下，優(yōu)選是1600 μ m2以下，更優(yōu)選是 900 μ m2以下。在這些的情況下，開口 105內(nèi)部形成的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的底面積也變?yōu)?. Olmm2以下、1600 μ m2以下、或，900 μ m2以下。在晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108及化合物半導(dǎo)體層等的功能層，與SOI基板102的熱膨脹系數(shù)的差大的情況下，容易由于熱退火而產(chǎn)生功能層局部性的翹曲。對(duì)此，當(dāng)上述面積為0. Olmm2以下時(shí)，與上述面積比0. Olmm2大的情況相比較，能縮短在開口 105內(nèi)部形成的Ge結(jié)晶層106的退火所需要的時(shí)間。因?yàn)檫@個(gè)緣故，由于把開口 105底面積設(shè)置為 0. Olmm2以下，而能夠抑制由于該翹曲而使功能層產(chǎn)生結(jié)晶缺陷。在開口 105底面積大于1600μπι2的情況下，不能充分抑制結(jié)晶缺陷，所以獲得具有器件制造所需的規(guī)定的特性的半導(dǎo)體基板有困難。對(duì)此，當(dāng)開口 105底面積為1600 μ m2以下的情況下，有時(shí)結(jié)晶缺陷的數(shù)被降低到預(yù)定值以下。其結(jié)果，能用開口內(nèi)部形成的功能層制造高性能的器件。并且，上述面積為900 μ m2以下時(shí)，結(jié)晶缺陷的數(shù)成為預(yù)定值以下的概率提高，所以能夠高成品率地制造上述器件。在開口 105底面積為1600 μ m2以下的情況時(shí)，使用開口內(nèi)部形成的功能層，能制造高性能的器件。當(dāng)上述面積為900 μ m2為以下時(shí)，能提高制造上述器件的成品率。另一方面，開口 105底面積可以是25 μ m2以上。如果上述面積變得小于25 μ m2的話，則在開口 105內(nèi)部使結(jié)晶外延生長(zhǎng)時(shí)，該結(jié)晶的生長(zhǎng)速度變得不穩(wěn)定，結(jié)晶的形狀上容易產(chǎn)生不規(guī)則。還有如果上述面積比25μπι2小的話，對(duì)被形成的化合物半導(dǎo)體加工形成器件變難，有可能降低成品率。同時(shí)，開口 105底面積相對(duì)于被覆區(qū)域的面積的比例，優(yōu)選為0.01%以上。被覆蓋區(qū)域是被阻擋層104覆蓋的Si結(jié)晶層166區(qū)域。上述比例變得比0. 01%小的話，則在開口 105內(nèi)部的結(jié)晶生長(zhǎng)速度變得不穩(wěn)定。另外，當(dāng)1個(gè)被覆區(qū)域形成多個(gè)開口 105時(shí)，所謂開口 105底面積的意思是該被覆區(qū)域中所含的多個(gè)開口 105底面積的總和。開口 105底面形狀，可以是最大寬度是100 μ m以下，優(yōu)選是80 μ m以下。開口 105 底面形狀的最大寬度是指連接開口 105底面形狀中包含的任意的2點(diǎn)的各直線的長(zhǎng)度中的最大的長(zhǎng)度。開口 105為正方形或?yàn)殚L(zhǎng)方形時(shí)，該底面形狀的一邊的長(zhǎng)度可以是IOOymW 下，優(yōu)選是80 μ m以下。在上述底面形狀的最大寬度為100 μ m以下時(shí)，與上述底面形狀的最大寬度比IOOym還大的情況比較，能夠在短時(shí)間對(duì)開口 105內(nèi)部形成的Ge結(jié)晶層106 進(jìn)行退火。同時(shí)，對(duì)于Ge結(jié)晶層106而言，即使是在由于Ge結(jié)晶層106和Si結(jié)晶層166的退火的溫度條件的熱膨脹系數(shù)的不同而增加了應(yīng)力的情況下，也可以形成在Ge結(jié)晶層106 中不發(fā)生缺陷的尺寸。比如，與主面172大體上平行的方向的Ge結(jié)晶層106的最大寬度可以是40 μ m以下，優(yōu)選是20 μ m以下。Ge結(jié)晶層106的最大寬度，根據(jù)開口 105底面形狀中的最大寬度來(lái)確定，所以開口 105底面形狀，優(yōu)選具有預(yù)定值以下的最大寬度。比如開口 105底面形狀的最大寬度，可以是40 μ m以下，進(jìn)一步優(yōu)選是30 μ m以下。在1個(gè)阻擋層104，可以形成1個(gè)開口 105。這樣，在開口 105內(nèi)部中，能以穩(wěn)定的生長(zhǎng)速度使結(jié)晶外延生長(zhǎng)。同時(shí)，也可以在1個(gè)阻擋層104形成多個(gè)開口 105。這時(shí)，各自的開口 105最好被等間隔配置。以此，在開口 105內(nèi)部中能以穩(wěn)定的生長(zhǎng)速度使結(jié)晶外延生長(zhǎng)。當(dāng)開口 105底面形狀為多邊形時(shí)，最好該多邊形的至少1邊的方向，實(shí)際上與SOI 基板102主面的結(jié)晶學(xué)的面方位的1個(gè)平行。開口 105底面形狀和SOI基板102主面的結(jié)晶學(xué)的面方位的關(guān)系，優(yōu)選是在開口 105內(nèi)部生長(zhǎng)的結(jié)晶側(cè)面成為穩(wěn)定的面的關(guān)系。在這里，所謂“實(shí)際上平行”包含上述多邊形的一邊的方向和基板的結(jié)晶學(xué)的面方位的1個(gè)平行且稍稍傾斜的情況。上述傾斜度的大小，作為一個(gè)例子是5°以下。這樣，能抑制結(jié)晶生長(zhǎng)的不規(guī)則，使上述結(jié)晶穩(wěn)定形成。其結(jié)果，能得到結(jié)晶容易生長(zhǎng)，形狀整齊的種晶。SOI基板102的主面，可以是(100)面、(110)面或(111)面，或結(jié)晶學(xué)上與這些等效的面。同時(shí)，SOI基板102主面，優(yōu)選從上述的結(jié)晶學(xué)的面方位稍稍傾斜。S卩，SOI基板 102最好具有傾斜角。上述傾斜度的大小可以是10°以下。同時(shí)，上述傾斜度的大小可以是6°以下0.05°以上，可以是6°以下0.3°以上，也可以是6°以下2°以上。如果在開口內(nèi)部使方形結(jié)晶生長(zhǎng)，基板的主面也可以是(100)面、(110)面或結(jié)晶學(xué)上與這些等效的面。這樣，在上述結(jié)晶上出現(xiàn)四重交疊對(duì)稱側(cè)面變得容易。作為一個(gè)例子，說(shuō)明阻擋層104形成在SOI基板102表面的(100)面，開口 105具有正方形或長(zhǎng)方形的底面形狀，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108為GaAs結(jié)晶的情況。該情況下， 開口 105底面形狀中的至少1邊的方向與SOI基板102的<010>方向、<0_10>方向、<001> 方向及<00-1>方向中的任1個(gè)方向?qū)嵸|(zhì)平行。由此，GaAs結(jié)晶側(cè)面成為穩(wěn)定的面。作為另外的例子，說(shuō)明關(guān)于阻擋層104形成在SOI基板102表面的(111)面，開口 105具有六角形底面形狀，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108為GaAs結(jié)晶的情況。該情況下，開口 105底面形狀的至少1邊可以與SOI基板102的<1-10>方向，<_110>方向，<0_11>方向， <01-1>方向，<10-1>方向及<-101>方向中的任1個(gè)方向?qū)嵸|(zhì)平行。由此，GaAs結(jié)晶側(cè)面成為穩(wěn)定的面。另外，開口 105底面形狀也可以是正六角形。在SOI基板102上可以形成多個(gè)阻擋層104。由此，SOI基板102形成多個(gè)被覆區(qū)域。比如，在SOI基板102上，圖3表示的阻擋層104可以在圖19表示的各自的區(qū)域803 形成。開口 105內(nèi)部的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，采用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法(CVD法)或氣相外延生長(zhǎng)法(VPE法)形成。這些生長(zhǎng)法中，在基板上供給含有所要形成的薄膜結(jié)晶的構(gòu)成元素的原料氣體，通過(guò)原料氣體的氣相或在基板表面的化學(xué)反應(yīng)形成薄膜。反應(yīng)裝置內(nèi)被供給的原料氣體，通過(guò)氣相反應(yīng)生成反應(yīng)中間體(以下，有時(shí)稱前體)。被生成的反應(yīng)中間體，在氣相中擴(kuò)散，吸附于基板表面?；灞砻嫖降姆磻?yīng)中間體，將基板表面進(jìn)行表面擴(kuò)散后作為固體膜析出。因此，對(duì)于SOI基板102，可以在鄰接的2個(gè)阻擋層104間設(shè)丟棄(原文犠牲)生長(zhǎng)部。該丟棄生長(zhǎng)部，以比該2個(gè)阻擋層104的任何一個(gè)上表面還快的吸附速度吸附Ge結(jié)晶層106或晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108原料，形成薄膜。由該丟棄生長(zhǎng)部制膜的薄膜可以不必是具有與Ge結(jié)晶層106或晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108同等的結(jié)晶質(zhì)量的結(jié)晶薄膜，可以是多結(jié)晶體或非晶質(zhì)體。同時(shí)，在丟棄生長(zhǎng)部制膜的薄膜可以不用于器件制造。丟棄生長(zhǎng)部，可以個(gè)別圍著各阻擋層104。這樣，在開口 105內(nèi)部中，能以穩(wěn)定后的生長(zhǎng)速度使外延結(jié)晶生長(zhǎng)。同時(shí)，各個(gè)阻擋層104可以具有多個(gè)開口 105。電子器件100可以在鄰接的2個(gè)開口 105間含丟棄生長(zhǎng)部。各丟棄生長(zhǎng)部可以分別等間隔配置。SOI基板102表面附近一側(cè)的區(qū)域，可以作為丟棄生長(zhǎng)部而具有作用。同時(shí)，丟棄生長(zhǎng)部可以是在阻擋層104中形成的到達(dá)SOI基板102的溝。上述溝的寬度，可以是20 μ m 以上500μπι以下。另外，在丟棄生長(zhǎng)部中結(jié)晶生長(zhǎng)也可以發(fā)生。如上所述，丟棄生長(zhǎng)部被配置在鄰接的2個(gè)阻擋層104間?；?，丟棄生長(zhǎng)部，以圍著各自的阻擋層104的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。據(jù)此，丟棄生長(zhǎng)部對(duì)擴(kuò)散被覆區(qū)域的表面的上述前體進(jìn)行捕捉、吸附或粘結(jié)。因此，在開口 105內(nèi)部能以穩(wěn)定的生長(zhǎng)速度使結(jié)晶生長(zhǎng)。上述前體可以是晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的原料的一個(gè)例子。作為一個(gè)例子，在SOI基板102表面配置規(guī)定大小的被覆區(qū)域的被覆區(qū)域的以外的區(qū)域，SOI基板102表面突出。通過(guò)MOCVD法，在開口 105內(nèi)部使結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，到達(dá)SOI基板102表面的前體的一部分在SOI基板102的表面結(jié)晶生長(zhǎng)。這樣，由于上述前體的一部分在SOI基板102表面被消耗，所以開口 105內(nèi)部形成的結(jié)晶的生長(zhǎng)速度穩(wěn)定。作為丟棄生長(zhǎng)部另外的例子，舉出用Si、GaAs等形成的半導(dǎo)體區(qū)域。比如，在阻擋層104表面，用離子注入法、濺射法等的方法，堆積非結(jié)晶半導(dǎo)體或半導(dǎo)體多結(jié)晶，形成丟棄生長(zhǎng)部。丟棄生長(zhǎng)部，也可以被配置在鄰接的2個(gè)阻擋層104間，可以包含阻擋層104 中。同時(shí)，在鄰接的2個(gè)被覆區(qū)域之間，可以配置阻擋前體擴(kuò)散的區(qū)域。同時(shí)，被覆區(qū)域可以被阻擋前體的擴(kuò)散的區(qū)域包圍。如果鄰接的2個(gè)阻擋層104也稍稍偏離，則在開口 105內(nèi)部的結(jié)晶的生長(zhǎng)速度變得穩(wěn)定。鄰接的2個(gè)阻擋層104，可以分開20μπι以上設(shè)置。鄰接的2個(gè)阻擋層104，可以?shī)A著丟棄生長(zhǎng)部隔開20 μ m以上設(shè)置。這樣，在開口 105內(nèi)部中，以更穩(wěn)定的生長(zhǎng)速度結(jié)晶生長(zhǎng)。在這里，鄰接的2個(gè)阻擋層104間的距離，表示鄰接的2個(gè)阻擋層104外周上的點(diǎn)與點(diǎn)之間的最近距離。各阻擋層104，可以被等間隔配置。尤其，當(dāng)鄰接的2個(gè)阻擋層104間的距離小于10 μ m的情況下，通過(guò)間隔相等地配置多個(gè)阻擋層104，能夠在開口 105內(nèi)部中以穩(wěn)定的生長(zhǎng)速度使結(jié)晶生長(zhǎng)。另外，SOI基板102，可以是不含雜質(zhì)的高電阻晶片，也可以是含ρ型或η型的雜質(zhì)的低電阻晶片。Ge結(jié)晶層106，可以用不含雜質(zhì)的Ge形成，也可以用含ρ型或含η型的雜質(zhì)的Ge形成。從開口 105層疊方向看的形狀，是正方形、長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、和長(zhǎng)圓形等任意的形狀。從開口 105層疊方向看的形狀為圓形或是橢圓形的時(shí)候，開口 105寬度是各個(gè)直徑及短徑。還有與開口 105層疊方向平行的面的剖面形狀，也可以是矩形、梯形拋物線形狀、 和雙曲線形狀等任意的形狀。與開口 105層疊方向平行的面的剖面形狀為梯形時(shí)，開口 105 的寬度，是開口 105底面或是入口中最短的寬度。從開口 105層疊方向看的形狀是長(zhǎng)方形或正方形，在與層疊方向平行的面中的開口 105剖面形狀是矩形時(shí)，開口 105內(nèi)部的立體形狀成為長(zhǎng)方體。但，開口 105內(nèi)部的立體形狀是任意的形狀。作為任意的立體形狀的縱橫尺寸比，可以使用近似開口 105內(nèi)部的立體形狀的長(zhǎng)方體的縱橫尺寸比。Ge結(jié)晶層106，可以具有捕捉在Ge結(jié)晶層106內(nèi)部移動(dòng)的缺陷的缺陷捕捉部。該缺陷，可以包含在Ge結(jié)晶層106形成的時(shí)候存在的缺陷。缺陷捕捉部，可以是Ge結(jié)晶層 106中的，結(jié)晶界面(boundary)或結(jié)晶面，也可以是Ge結(jié)晶層106上形成的物理的創(chuàng)傷。 比如，缺陷捕捉部是結(jié)晶界面或結(jié)晶表面且不與Si基板162大體上平行的方向的面。作為一個(gè)例子，是將Ge結(jié)晶層106蝕刻為線狀或孤立島狀，在Ge結(jié)晶層106形成結(jié)晶界面，由此形成缺陷捕捉部。同時(shí)，通過(guò)機(jī)械的拉紋、摩擦、或離子注入等使Ge結(jié)晶層106形成物理的傷痕，也可以形成缺陷捕捉部。缺陷捕捉部，在Ge結(jié)晶層106中形成在不從開口 105露出的區(qū)域。同時(shí)，缺陷捕捉部，也可以是Ge結(jié)晶層和阻擋層104界面。缺陷捕捉部，可以按照從Ge結(jié)晶層106中包含的任意的點(diǎn)的距離為在退火的溫度及時(shí)間條件中缺陷可移動(dòng)的距離以下的方式配置。上述缺陷移動(dòng)可能的距離L[ μ m]，在退火溫度是700 950°C的情況下，也可以是3 μ m 20 μ m。缺陷捕捉部，對(duì)Ge結(jié)晶層106 中包含的全部的缺陷可以在上述距離內(nèi)配置。其結(jié)果，Ge結(jié)晶層106內(nèi)部的貫通缺陷密度 (或稱貫通位錯(cuò)密度)由上述退火而降低。比如，作為種晶層的一個(gè)例子的Ge結(jié)晶層106 貫通位錯(cuò)密度，被降低到IXlOfVcm2以下。
另外，Ge結(jié)晶層106，可以在Ge結(jié)晶層106形成的時(shí)候已經(jīng)存在的缺陷能夠移動(dòng)到Ge結(jié)晶層106的上述缺陷捕捉部為止的溫度及時(shí)間的條件下實(shí)施退火。比如，將Ge結(jié)晶層106外緣作為缺陷捕捉部而具有作用時(shí)，則可以以Ge結(jié)晶層106中包含的任意的位置的缺陷能夠向Ge結(jié)晶層106外緣移動(dòng)的溫度及時(shí)間條件下進(jìn)行退火。Ge結(jié)晶層106，通過(guò)在Ge結(jié)晶層106形成的時(shí)候存在的缺陷由于退火而移動(dòng)，可形成為Ge結(jié)晶層106內(nèi)部的缺陷密度被降低的大小。可以在不超過(guò)在規(guī)定的條件的退火中不超過(guò)缺陷移動(dòng)的距離的2 倍的最大寬度的范圍內(nèi)形成Ge結(jié)晶層106。通過(guò)采用以上的構(gòu)成，降低在Ge結(jié)晶層106缺陷捕捉部以外的區(qū)域的缺陷密度。 比如，在Ge結(jié)晶層106外延生長(zhǎng)時(shí)，有時(shí)發(fā)生晶格缺陷等。上述缺陷能夠在Ge結(jié)晶層106 的內(nèi)部移動(dòng)，Ge結(jié)晶層106溫度越高移動(dòng)速度越加快。同時(shí)，在Ge結(jié)晶層106表面及界面等中捕捉上述缺陷。上述缺陷，通過(guò)按照上述的溫度及時(shí)間對(duì)Ge結(jié)晶層106實(shí)施退火，在Ge結(jié)晶層 106的內(nèi)部移動(dòng)，比如，在Ge結(jié)晶層106和阻擋層104界面捕捉到。這樣，雖然在Ge結(jié)晶層106內(nèi)部存在的缺陷，但由于退火而在上述界面集中，所以Ge結(jié)晶層106內(nèi)部的缺陷密度被降低。其結(jié)果，比退火前提高了開口 105露出的Ge結(jié)晶層106表面的結(jié)晶性。據(jù)此，降低在外延薄膜的缺陷，提高電子器件100性能。比如，以在開口 105露出的Ge結(jié)晶層106的表面為結(jié)晶核，使晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108生長(zhǎng)時(shí)，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的結(jié)晶性被提高。同時(shí)，通過(guò)以結(jié)晶性優(yōu)良的Ge結(jié)晶層106作為基板材料，能夠優(yōu)質(zhì)地形成因晶格失配而在Si結(jié)晶層166上不能直接結(jié)晶生長(zhǎng)的種類的薄膜。Ge結(jié)晶層106可以局部性地形成在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112和Si結(jié)晶層166 之間的一部分，晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112。這樣，能得到缺陷密度小的( 結(jié)晶層106。另外，在本說(shuō)明書中，所謂缺陷密度小，是說(shuō)規(guī)定的大小的結(jié)晶層內(nèi)部中包含的貫通位錯(cuò)的個(gè)數(shù)的平均值為0. 1個(gè)以下的情況。所謂貫通位錯(cuò)，是說(shuō)貫通Ge結(jié)晶層106那樣形成的缺陷。同時(shí)，所謂貫通位錯(cuò)的平均值是0. 1個(gè)，相當(dāng)于檢查10個(gè)活性層部分的面積為10 μ mX 10 μ m左右的器件，相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)了 1個(gè)有貫通位錯(cuò)的器件。所謂貫通位錯(cuò)的平均值是0. 1個(gè)，如果換算位錯(cuò)密度，由蝕刻坑法或透射式電子顯微鏡(以下，稱TEM)的平面剖面觀察來(lái)測(cè)量的平均位錯(cuò)密度，大體是LOXlO5Cm-2以下。Ge結(jié)晶層106與晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108對(duì)著的面，可以用含P的氣體進(jìn)行表面處理。這樣，能提高在Ge結(jié)晶層106形成的膜的結(jié)晶性。含P的氣體可以是含PH3(磷化氫)的氣體。Ge結(jié)晶層106，比如，可以通過(guò)CVD法或MBE法(分子束外延生長(zhǎng)法)形成。原料氣體可以是GeH4。Ge結(jié)晶層106，在0. IPa以上IOOPa以下的壓力下用CVD法形成。這樣， Ge結(jié)晶層106生長(zhǎng)速度變得難以受到開口 105面積的影響。其結(jié)果，比如，提高了 Ge結(jié)晶層106薄膜厚度的均一性。同時(shí)，該情況下，能抑制在阻擋層104表面的( 結(jié)晶的堆積。Ge結(jié)晶層106，在作為原料氣體的至少一部分中包括含有鹵元素的氣體的氣氛中用CVD法形成。含有鹵元素的氣體，可以是氯化氫氣體或氯氣。這樣，即使在以IOOPa以上的壓力下根據(jù)CVD法形成Ge結(jié)晶層106的情況下，也能抑制對(duì)阻擋層104表面的Ge結(jié)晶的堆積。
另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了關(guān)于Ge結(jié)晶層106接觸SOI基板102表面而形成的情況，不過(guò)，Ge結(jié)晶層106及SOI基板102配置不受這個(gè)限定。比如，在Ge結(jié)晶層106和 SOI基板102之間可以配置其他的層。所述其他的層，即可以是單一的層，也可以包含多個(gè)層。作為一個(gè)例子，Ge結(jié)晶層106，按照以下的次序形成。首先，以低溫形成種晶。種晶，可以是SixGei_x(式中，0彡x< 1)。種晶的生長(zhǎng)溫度，可以在330°C以上450°C以下。此后，可以將形成有種晶的SOI基板102溫度升溫到規(guī)定的溫度后，形成Ge結(jié)晶層106。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，為使其上部比阻擋層104表面突出，可以以Ge結(jié)晶層 106為核結(jié)晶生長(zhǎng)。比如，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，達(dá)到比阻擋層104表面突出為止，在開口 105內(nèi)部結(jié)晶生長(zhǎng)。作為一個(gè)例子，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108是晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于Ge結(jié)晶層 106的4族、3-5族或2-6族的化合物半導(dǎo)體。更具體而言，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，可以是GaAS、InGaAS、SixGei_x(0<X< 1)。同時(shí)，在晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108和Ge結(jié)晶層 106之間，可以形成緩沖層。緩沖層與Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。作為一個(gè)例子，緩沖層是具有含P的3-5族化合物半導(dǎo)體層。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，是功能層的一個(gè)例子。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108接觸Ge結(jié)晶層106而形成。即，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，在Ge結(jié)晶層106上結(jié)晶生長(zhǎng)。 作為一個(gè)例子，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，通過(guò)外延生長(zhǎng)而結(jié)晶生長(zhǎng)。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，算術(shù)平均粗糙度(以下，有時(shí)稱Ra值。)比如是 0. 02 μ m以下，優(yōu)選是0. 01 μ m以下。這樣，用晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，能形成高性能的器件。在這里，Ra值是表示表面粗糙度的指標(biāo)，可以根據(jù)JIS B0601-2001算出。Ra值，可以用將一定長(zhǎng)度粗糙度曲線從中心線折返，由該粗曲線和該中心線得到的面積除以所測(cè)得的長(zhǎng)度算出。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的生長(zhǎng)速度，可以是300nm/min以下，優(yōu)選是200nm/ min以下，更優(yōu)選是eOnm/min以下。由此，能夠使晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的Ra值達(dá)到 0. 02 μ m以下。另一方面，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的生長(zhǎng)速度，可以是lnm/min以上，優(yōu)選是5nm/min以上。由此，能夠在不犧牲生產(chǎn)率的情況下，得到質(zhì)量良好的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。比如，以lnm/min以上，300nm/min以下的生長(zhǎng)速度可以使晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108結(jié)晶生長(zhǎng)。另外，在本實(shí)施方式中，就有關(guān)Ge結(jié)晶層106表面晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的形成的情況進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)，不限定于此。比如，在Ge結(jié)晶層106和晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108之間可以配置中間層。中間層可以是單一的層，也可以包含多個(gè)層。中間層，在600°C 以下形成，優(yōu)選在以下形成。這樣，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108結(jié)晶性得以提高。另一方面，中間層，可以在400°C以上形成。中間層，可以在400°C以上600°C以下形成。這樣， 晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108結(jié)晶性得以提高。作為一個(gè)例子，中間層，是在600°C以下，優(yōu)選在550°C以下的溫度形成的GaAs層。晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，可以按照以下的次序形成。首先，在Ge結(jié)晶層106表面形成中間層。中間層的生長(zhǎng)溫度，作為一個(gè)例子是600°C以下。此后，可以將形成有中間層的SOI基板102溫度升溫到規(guī)定的溫度后，形成晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。
第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110，可以以從阻擋層104的表面突出的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108規(guī)定的面為結(jié)晶核的晶種面，沿著阻擋層104橫向生長(zhǎng)而形成。若SOI基板102表面方位是(100)，在<001>方向形成開口 105，則晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108晶種面是(110) 面及與其等效的面。如果在<011>方向形成開口 105，則晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的晶種面是(Ill)A面及與其等效的面。因?yàn)橥ㄟ^(guò)退火等，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的結(jié)晶性提高，所以能夠形成結(jié)晶性良好的第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110。第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110，可以是與晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的4族、3-5族或是2-6族的化合物半導(dǎo)體。比如，第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110是 GaAsλ InGaAsλ SixGe1^ (0 < χ < 1)。將第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110規(guī)定的面作為晶種面，沿著阻擋層104橫向生長(zhǎng)形成第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112。如上所述，第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112可以在與第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110不同的方向橫向生長(zhǎng)。第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，可以與Ge結(jié)晶層106晶格匹配或擬晶格匹配。第2 化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，因?yàn)閷⒔Y(jié)晶性好的第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110特定面作為晶種面結(jié)晶生長(zhǎng)，所以，可形成結(jié)晶性好的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112。由此，第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 112具有不含缺陷的無(wú)缺陷區(qū)域。第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，可以含與Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的2-6 族化合物半導(dǎo)體或3-5族化合物半導(dǎo)體。第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，比如，包含GaAs或 InGaAs 層。SOI基板102和Ge結(jié)晶層106接觸的部分中，SOI基板102和Ge結(jié)晶層106的界面接觸，在SOI基板102內(nèi)，可以包含SihGiix層(0 < X < 1)。S卩，Ge結(jié)晶層106中的Ge 原子可以在SOI基板102擴(kuò)散，形成SiGe層。該情況下，能提高Ge結(jié)晶層106層上面形成的外延層的結(jié)晶性。另外，在SihGi5x層中的Ge的平均組成X，可以在從SOI基板102和Ge 結(jié)晶層106界面起的距離為5nm以上IOnm以下的區(qū)域中設(shè)為60%以上。這樣的情況下，特別能提高Ge結(jié)晶層106上形成的外延層的結(jié)晶性。另外，在本實(shí)施方式中，第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112是將第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 110特定方面作為晶種面，沿著阻擋層104橫向生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體，不過(guò)，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108及第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110也可以是一體形成的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。第 2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112也可以是以上述一體形成的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的特定方面作為晶種面，在阻擋層104上面橫向生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體。作為上述一體形成的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶，既可以是以Ge結(jié)晶層106為晶核生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶，也可以是比阻擋層104 的表面凸起形成的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。以此，阻擋層104，至少一部分形成在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112和SOI基板102絕緣層164之間。在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的無(wú)缺陷區(qū)域上，可以形成具有活性區(qū)域的有源元件。有源元件，比如，是具有柵極絕緣膜114、柵極電極116、源極 漏極電極118的MISFET。 MISFET,可以是MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)。有源兀件也可以是HEMT。柵極絕緣膜114，將柵極電極116從第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112電性絕緣。作為柵極絕緣膜114，能例示有AlGaAs膜、AlInGaP膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鎵膜、氧化釓膜、氧化鉿膜、氧化鋯膜、氧化鑭膜，及這些絕緣膜的混合物或?qū)盈B膜。柵極電極116，可以是控制電極的一個(gè)例子。柵極電極116，控制被源極及漏極示例的輸入輸出間的電流或電壓。作為柵極電極116可例示有鋁、銅、金、銀、鉬、鎢及其他的金屬，還能例示，被高濃度摻雜后的硅等的半導(dǎo)體、氮化鉭、或金屬硅化物(metal silicide)等。源極-漏極電極118，可以是輸入輸出電極的一個(gè)例子。源極以及漏極電極118， 與各個(gè)源極區(qū)域及漏極區(qū)域接觸。作為源極以及漏極電極118可例示有鋁、銅、金、銀、鉬、 鎢及其他的金屬，還能例示被高濃度摻雜后的硅等的半導(dǎo)體，氮化鉭、或金屬硅化物等。另外，在源極以及漏極電極118的下部形成源極及漏極的各區(qū)域但是省略了圖示，同時(shí)，是柵極電極116的下部，即形成源極及漏極區(qū)域之間的通道區(qū)域的活性層，可以是第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112本身，也可以是在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112上形成的層。對(duì)于第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112和活性層之間，可形成緩沖層。作為活性層或者緩沖層，可以例不 GaAs 層、InGaAs 層、AlGaAs 層、InGaP 層、ZnSe 層等。如圖3所示，電子器件100具有6個(gè)MISFET。6個(gè)MISFET中，各3個(gè)MISFET—組， 由柵極電極116及源極-漏極電極118的線路互相連接。同時(shí)，以在SOI基板102上面形成多個(gè)的各個(gè)Ge結(jié)晶層106為核，結(jié)晶生長(zhǎng)的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，在阻擋層104上互相不接觸地形成。因?yàn)槎鄠€(gè)第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112互相不接觸地形成，沒有在與鄰接的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112之間形成界面。因此，不產(chǎn)生起因于該界面的缺陷。在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112上形成的有源元件，只要在其活性層中能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的結(jié)晶性即可，不產(chǎn)生由于第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112不接觸的形成而造成的問題。當(dāng)要增加在各有源元件中的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，比如并列連接各有源元件。另外，在圖3 到圖5示例的電子器件中，夾著開口 105，形成2個(gè)MISFET。2個(gè)MISFET，通過(guò)化合物半導(dǎo)體層的蝕刻法等的消除或離子注入等形成的惰性，可互相被分離形成。在本實(shí)施方式中，圍繞種晶層含有由結(jié)晶生長(zhǎng)形成的Ge結(jié)晶的情況進(jìn)行說(shuō)明，不過(guò)，種晶層可以含SixGei_x (0 < χ < 1)。種晶層可以包含Si的含有率低的SixGei_x。種晶層可以含在500°C以下的溫度形成的GaAs。同時(shí)，種晶層可以包含多個(gè)層。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了以Si基板162、絕緣層164、Si結(jié)晶層166、Ge結(jié)晶層106、 與被退火的Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的化合物半導(dǎo)體的順序配置在Si基板 162的主面172大致垂直的方向的情況。不過(guò)，各部分的位置關(guān)系不受該情況所限定。比如，化合物半導(dǎo)體可以與Ge結(jié)晶層106中的與Si基板162主面172大致垂直的面的至少 1個(gè)接觸，與Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。這時(shí)，Ge結(jié)晶層106和化合物半導(dǎo)體并列配置在與Si基板162主面172大體平行的方向。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了關(guān)于阻擋層104形成在Si結(jié)晶層166上，Ge結(jié)晶層106 在阻擋層104上形成的開口 105內(nèi)部形成的情況，不過(guò)，不受這種情況所限定。阻擋層104 可以在形成了 Ge結(jié)晶層106之后，在形成了 Ge結(jié)晶層106的區(qū)域以外的區(qū)域形成。比如， 按順序具有Si基板162、絕緣層164、Si結(jié)晶層166、被退火后的Ge結(jié)晶層106 ；將被退火后的Ge結(jié)晶層106作為掩模，具有通過(guò)Si結(jié)晶層166的熱氧化得到的阻擋層104，也可以具有與被退火的Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的化合物半導(dǎo)體。
此時(shí)，沿著Ge結(jié)晶層106的側(cè)面，且比Ge結(jié)晶層106還厚地形成阻擋層104。其結(jié)果，形成以Ge結(jié)晶層106為中心的凹部。上述凹部可以是開口 105的一個(gè)例子。在該情況下，可以將Ge結(jié)晶層106寬度作為“開口的寬度”，把從Ge結(jié)晶層106表面到阻擋層104 的表面的距離作為“開口的深度”計(jì)算出開口 105的縱橫尺寸比。從圖6到圖10，表示在電子器件100制造過(guò)程中的剖面例。圖6，表示在圖3A-A線剖面的制造過(guò)程中的一部分的剖面例。如圖6所示，準(zhǔn)備按照Si基板162、絕緣層164、Si 結(jié)晶層166的順序設(shè)置的SOI基板102。SOI基板102可以使用市販的SOI基板。然后，阻擋結(jié)晶生長(zhǎng)的阻擋層104在SOI基板102的Si結(jié)晶層166上面形成。阻擋層104，比如，可以通過(guò)CVD(Chemical Vapor Deposition)法、濺射法能形成。在阻擋層104形成達(dá)到SOI 基板102的開口 105。開口 105，比如，通過(guò)光刻法形成。另外，阻擋層104也可以通過(guò)對(duì)Si 結(jié)晶層166 —部分施給熱氧化來(lái)形成。圖7，表示在圖3A-A線剖面的制造過(guò)程中的剖面例。如圖7所示，在開口 105形成 Ge結(jié)晶層106。這樣，準(zhǔn)備SOI基板102，所述SOI基板102至少在一部中，依序配置Si基板162、絕緣層164、Si結(jié)晶層166、Ge結(jié)晶層106。Ge結(jié)晶層106可以被退火。圖8，表示在圖3A-A線剖面圖的制造過(guò)程中的后續(xù)的剖面例。如圖8所示，以Ge 結(jié)晶層106為核，比阻擋層104表面凸起地形成晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。S卩，突出于阻擋層104表面地形成晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。把晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的規(guī)定面做為晶種面，形成第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶 110。這個(gè)步驟的剖面與圖5同樣。作為晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108及第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110—例，在形成GaAs的情況中可以使用MOCVD法或以有機(jī)金屬為原料的MBE法的外延生長(zhǎng)法。該情況下，作為原料氣體，能夠利用TM-Ga(三甲基鎵)、AsH3 (三氫化砷)及其他的氣體。作為生長(zhǎng)溫度，比如可以為600°C以上700°C以下。圖9，表示在圖3A-A線剖面圖的制造過(guò)程中的后續(xù)的剖面例。如圖9所示，以第1 化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110的規(guī)定的面為晶種面，在阻擋層104上，第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112 橫向生長(zhǎng)。作為第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的一個(gè)例子，可以在形成GaAs時(shí)利用使用了 MOCVD法或把有機(jī)金屬作為原料的MBE法的外延生長(zhǎng)法。該情況下，對(duì)原料氣體能夠利用 TM-Ga (三甲基鎵)，AsH3 (三氫化砷)及其他的氣體。比如，要想促進(jìn)在(001)面上的橫向生長(zhǎng)，優(yōu)選以低溫生長(zhǎng)的條件使之橫向生長(zhǎng)。 具體，可以在700°C以下的溫度條件下，進(jìn)一步優(yōu)選以650°C以下的溫度條件使之生長(zhǎng)。比如，在<110>方向使之橫向生長(zhǎng)時(shí)，最好以AsH3的分壓高的條件使之生長(zhǎng)。更具體，優(yōu)選為 1 X 10_3atm以上的AsH3分壓條件使之生長(zhǎng)。這樣，可以使<110>方向的生長(zhǎng)率大于<_110> 方向的生長(zhǎng)率。圖10，是繼續(xù)在圖3A-A線剖面圖所示的制造過(guò)程后續(xù)中的剖面例。如圖10所示， 在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112上依次形成作為柵極絕緣膜114的絕緣膜，及作為柵電極116 的導(dǎo)電膜。該被形成的導(dǎo)電膜及絕緣膜，比如，通過(guò)光刻法圖案化。由此形成柵極絕緣膜 114及柵極電極116。此后，形成作為源極-漏極電極118的導(dǎo)電膜。比如，通過(guò)光刻法將所形成的該導(dǎo)電膜圖案化，而得到圖4所表示的電子器件100。圖11及圖12，表示電子器件100的其他的制造過(guò)程中的剖面例。如圖13(11) 所示，準(zhǔn)備在至少一部分的區(qū)域中，按以下順序設(shè)置有Si基板162、絕緣層164、Si結(jié)晶層
20166、Ge結(jié)晶層106的SOI基板102。Ge結(jié)晶層106通過(guò)蝕刻法等形成圖案，單獨(dú)形成或互相離開地形成。比如，在SOI基板102形成結(jié)晶性的( 膜之后，通過(guò)將該Ge膜蝕刻而殘存一部分地在SOI基板102的Si結(jié)晶層166上形成Ge結(jié)晶層106。在上述蝕刻中，比如，可以利用光刻法。另夕hGe結(jié)晶層106的最大寬度尺寸可為5μπι以下，優(yōu)選是2μπι以下。在本說(shuō)明書中的“寬度”表示與SOI基板102的一主面大體上平行的方向上的長(zhǎng)度。如圖12所示，在SOI基板102中，在形成了 Ge結(jié)晶層106的區(qū)域以外的區(qū)域，形成阻擋層104。阻擋層104，比如，采用了將Ge結(jié)晶層106作為氧化防止掩模利用的局部氧化法而形成。此后的工序與圖8以后的工序相同。圖13，表示電子器件200的平面例。另外，在圖13中，柵極電極及源極以及漏極電極被省略。電子器件200中的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，也可以具有捕捉缺陷的缺陷捕捉部120。缺陷捕捉部120可以以形成有Ge結(jié)晶層106及晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的開口 105為起點(diǎn)形成在到第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的端部為止之間。缺陷捕捉部120的配置，比如，通過(guò)在規(guī)定的配置形成開口 105來(lái)控制。這里，上述的規(guī)定配置，按照電子器件200的目的適宜地設(shè)計(jì)。開口 105可以形成多個(gè)。同時(shí)，相等間隔形成上述多個(gè)開口 105。多個(gè)開口 105可以規(guī)則性形成，比如可以周期性形成。在多個(gè)開口 105各自內(nèi)部形成晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。圖14，表示電子器件300平面例。另外，在圖14中，省略了柵極電極及源極以及漏極電極。電子器件300中的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，除了具有在電子器件200中的缺陷捕捉部120之外還具有缺陷捕捉部130。缺陷捕捉部130將在第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110 晶種面或在阻擋層104中的以規(guī)定的間隔形成的缺陷中心作為起點(diǎn)，到第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的邊部為止形成。缺陷中心也可以通過(guò)在晶種面或阻擋層104上形成物理傷等生成。物理傷，比如， 通過(guò)機(jī)械拉紋、摩擦、離子注入等形成。在這里，按照電子器件300的目的而適宜地設(shè)計(jì)上述規(guī)定的間隔。上述缺陷中心可以形成多個(gè)。上述多個(gè)缺陷中心可以等間隔形成。同時(shí)， 可以規(guī)則性地形成上述多個(gè)缺陷中心，比如周期性地以形成。缺陷捕捉部120及缺陷捕捉部130，可以在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的結(jié)晶生長(zhǎng)步驟形成。通過(guò)形成缺陷捕捉部120以及缺陷捕捉部130能夠?qū)⒃诘?化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112內(nèi)部存在的缺陷集中在缺陷捕捉部120及缺陷捕捉部130。其結(jié)果，能夠減少第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112中的缺陷捕捉部120及缺陷捕捉部130的區(qū)域的應(yīng)力等，提高結(jié)晶性。 因此，能夠在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112中，降低形成電子器件的區(qū)域的缺陷。在SOI基板102的(100)面之上，使化合物半導(dǎo)體橫向生長(zhǎng)時(shí)，與SOI基板102的 <0-11>方向比較，硅基板的<011>方向更容易使化合物半導(dǎo)體生長(zhǎng)。當(dāng)在SOI基板102的 <0-11>方向使化合物半導(dǎo)體生長(zhǎng)時(shí)，化合物半導(dǎo)體的(Ill)B面可以呈現(xiàn)在橫向生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體端面上。因?yàn)樵?Ill)B面為穩(wěn)定面，所以容易形成平坦的面。因而在化合物半導(dǎo)體的(Ill)B面上，能形成柵極絕緣膜、源極電極、柵極電極及漏極電極，形成電子器件。另一方面，在SOI基板102的<011>方向使化合物半導(dǎo)體橫向生長(zhǎng)時(shí)，在橫向生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體端面逆向出現(xiàn)化合物半導(dǎo)體的(111)的B面。這時(shí)，因?yàn)樯蟼?cè)的(100)面較寬，所以能夠在(100)面上形成電子器件。同時(shí)，即使在SOI基板102的<010>方向及<001>方向，也能在高的三氫化砷分壓條件下，使化合物半導(dǎo)體橫向生長(zhǎng)。如果在這些方向使之生長(zhǎng)，在橫向生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體端面上容易出現(xiàn)化合物半導(dǎo)體的(110)面或(101) 面。在化合物半導(dǎo)體的這些(110)面或(101)面上面也能夠形成柵極絕緣膜、源極電極、柵極電極及漏極電極，形成電子器件。圖15，表示電子器件400的剖面例。圖15的剖面例和圖3中的A-A線剖面等同。 電子器件400除了具有緩沖層402以外也可以具有與電子器件100同樣的構(gòu)成。緩沖層402，與Ge結(jié)晶層106晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。緩沖層402形成在Ge結(jié)晶層106和晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108之間。緩沖層402，也可以是含P的3_5族化合物半導(dǎo)體層。緩沖層402，比如，可以是InGaP層。InGaP層，比如，可以通過(guò)外延生長(zhǎng)法形成。InGaP層，比如，由MOCVD法或?qū)⒂袡C(jī)金屬作為原料使用的MBE法形成。在這些生長(zhǎng)法的原料氣體中，比如，使用TM-Ga (三甲基鎵)、TM-In (三甲基銦)、PH3 (磷化氫)。在使InGaP層外延生長(zhǎng)時(shí)，比如，以650°C的溫度形成結(jié)晶薄膜。由于形成了緩沖層402而進(jìn)一步提高晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的結(jié)晶性。作為PH3處理的優(yōu)選處理溫度，比如可例示500°C以上900°C以下。比500°C低的時(shí)處理的效果不顯現(xiàn)，如果比900°C高，Ge結(jié)晶層106變質(zhì)，因此不優(yōu)選。并且作為優(yōu)選的處理溫度，比如能例示為600°C以上800°C以下。暴露處理，可以通過(guò)等離子等活化PH3。緩沖層402可以是單一的層，也可以包含多個(gè)層。緩沖層402，可以在600°C以下， 優(yōu)選以550°C以下形成。據(jù)此，晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的結(jié)晶性提高。緩沖層402，可以是600°C以下，優(yōu)選以550°C以下的溫度形成的GaAs層。緩沖層402，可以在400°C以上形成。這種情況下，Ge結(jié)晶層106的對(duì)著緩沖層402的面，可以由氣體P化合物進(jìn)行表面處理。圖16，表示電子器件500的剖面例。圖16的剖面例與在圖3中的A-A線剖面等同。電子器件500的構(gòu)成，可以是除源極以及漏極電極502配置不同以外，其它與電子器件 100的構(gòu)成同樣。在電子器件500中，MISFET，具有源極以及漏極電極118和源極以及漏極電極502。源極以及漏極電極502是第1輸入輸出電極的一個(gè)例子。源極以及漏極電極118 是第2輸入輸出電極的一個(gè)例子。如圖16所示，第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的生長(zhǎng)面，被源極以及漏極電極502覆蓋。即，源極以及漏極電極502也能形成在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112側(cè)面。通過(guò)源極以及漏極電極502也形成在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112側(cè)面，能在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112或在其上形成的活性層(有時(shí)稱載流子移動(dòng)層。)的與載流子的移動(dòng)方向的延長(zhǎng)線交叉的位置配置輸入輸出電極。這樣載流子移動(dòng)變得容易，電子器件500性會(huì)旨提尚。圖17，表示電子器件600的剖面例。圖17剖面例與圖3中的A-A線剖面等同。電子器件600的構(gòu)成，除源極以及漏極電極602配置相異以外，其它可以與電子器件500構(gòu)成同樣。在電子器件600中，MISFET具有源極以及漏極電極602和源極以及漏極電極502。第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的開口 105上面的區(qū)域，比如，通過(guò)蝕刻法除去。如圖 17所示，通過(guò)上述蝕刻法露出的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112的側(cè)面，被源極以及漏極電極 602覆蓋。這樣，電子器件600中的載流子移動(dòng)變得更加容易，電子器件600性能進(jìn)一步提高。另外，在對(duì)Ge膜進(jìn)行蝕刻并形成Ge結(jié)晶層106之后，如果在Ge結(jié)晶層106形成區(qū)域以外的區(qū)域形成阻擋層104時(shí)，開口 105可以看作是Ge結(jié)晶層106的形成區(qū)域。同時(shí)，源極以及漏極電極602，借助通過(guò)蝕刻法露出的開口 105的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108或Ge結(jié)晶層106，被連接到Si結(jié)晶層166上。據(jù)此，比如，可以將MISFET的一方的輸入輸出端維持在基板電位，可降低噪音。圖18，表示電子器件700的剖面例。圖18的剖面例與在圖3中的A-A線剖面等同。電子器件700的構(gòu)成，除了具有下部柵極絕緣膜702及下部柵極電極704以外，其它與電子器件100的情況相同。夾隔第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，與柵極電極116對(duì)著配置下部柵極電極704。下部柵極電極704，也可以形成于阻擋層104表面所形成的溝部。在下部柵極電極704及第2 化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112之間，形成下部柵極絕緣膜702。在電子器件700中，通過(guò)將柵極電極116及下部柵極電極704如上所述地配置，可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)雙柵極構(gòu)造。這樣，可提高柵極的控制性，進(jìn)而得以提高電子器件700的轉(zhuǎn)換性能等。圖19，表示半導(dǎo)體基板801平面例。半導(dǎo)體基板801是在SOI基板802上，具有形成有元件的區(qū)域803。區(qū)域803如圖所示，在SOI基板802的表面配置多個(gè)。同時(shí)，區(qū)域 803被等間隔配置。SOI基板802和SOI基板102相同。也就是，多個(gè)Ge結(jié)晶層106在Si結(jié)晶層166 上面被等間隔設(shè)置。圖20，表示區(qū)域803 —個(gè)例子。在區(qū)域803形成阻擋層804。阻擋層804和電子器件100阻擋層104同等。阻擋層804是絕緣性的。阻擋層804，比如，是氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層乃至氧化鋁層或是對(duì)這些層疊后的層。開口 806和電子器件100開口 105等同。g卩，開口 806，具有與開口 105同樣的縱橫尺寸比及面積。阻擋層804在SOI基板802上面形成多個(gè)。多個(gè)阻擋層804，分別留出間隔而配置。比如，阻擋層804，為1邊長(zhǎng)為50 μ m 以上400 μ m以下的正方形。同時(shí)，各自的阻擋層804，可以留出50 μ m以上500 μ m以下的間隔，間隔相等地形成。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體基板801中，在圖22表示的開口 806上，作為電子元件形成有異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(以下，有時(shí)稱之為HBT)。以圍著開口 806方式形成的阻擋層804 上，分別形成與HBT的集電極連接的集電極電極808、與發(fā)射極連接的發(fā)射極電極810以及連接到基極的基極電極812。另外，電極，也可以由配線或配線的焊接墊(bonding pad)代替。同時(shí)，作為電子元件的一個(gè)例子的HBT，可以在每個(gè)開口 806形成一個(gè)。電子元件可以互相連接，同時(shí)，也可以并列連接。圖21，表示半導(dǎo)體基板801的剖面的一個(gè)例子，同時(shí)一起示出在作為被阻擋層804 覆蓋的區(qū)域的被覆區(qū)域的開口 806中形成的HBT。半導(dǎo)體基板801具有SOI基板802、阻擋層804、Ge結(jié)晶層820、緩沖層822、化合物半導(dǎo)體功能層824。SOI基板802，至少在一部分的區(qū)域中，按順序具有Si基板862、絕緣層864、和Si 結(jié)晶層866。Si基板862、絕緣層864、Si結(jié)晶層866等同于電子器件100的Si基板162、 絕緣層164、Si結(jié)晶層166。Si基板862包含主面872。主面872和Si基板162主面172等同。
阻擋層804在Si結(jié)晶層866上形成，阻擋化合物半導(dǎo)體功能層824的結(jié)晶生長(zhǎng)。 阻擋層804阻擋化合物半導(dǎo)體功能層824的外延生長(zhǎng)。阻擋層804和阻擋層104等同。阻擋層804以被覆Si結(jié)晶層866 —部分的方式設(shè)置。同時(shí)，在阻擋層804形成貫通到Si結(jié)晶層866的開口 806。阻擋層804的表面的形狀可以是正方形，阻擋層804可以在上表面中心具有開口 806。可以接觸Si結(jié)晶層866地形成阻擋層804。Ge結(jié)晶層820具有與Ge結(jié)晶層106同樣的構(gòu)成。比如，在阻擋層804開口 806內(nèi)部中結(jié)晶生長(zhǎng)形成Ge結(jié)晶層820。Ge結(jié)晶層820在開口 806內(nèi)部選擇性地結(jié)晶生長(zhǎng)。阻擋層804阻擋在阻擋層804表面的結(jié)晶外延生長(zhǎng)。其結(jié)果，在阻擋層804的表面不形成Ge結(jié)晶層820。另一方面，在開口 806露出的Si結(jié)晶層866因?yàn)闆]被阻擋層804 覆蓋，所以在開口 806中，在Si結(jié)晶層866上形成Ge結(jié)晶層820。Ge結(jié)晶層820可以連接 Si結(jié)晶層866而形成，也可以隔著中間層形成。緩沖層822，晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于Ge結(jié)晶層820。緩沖層822具有緩沖層402 同樣的構(gòu)成。緩沖層822在Ge結(jié)晶層820和化合物半導(dǎo)體功能層擬4之間形成。緩沖層 822可以是含P的3-5族化合物半導(dǎo)體層。緩沖層822，比如，是^iGaP層。InGaP層，比如， 通過(guò)外延生長(zhǎng)法形成。如果^iGaP層接觸Si結(jié)晶層866外延生長(zhǎng)時(shí)，在阻擋層804表面不形成^iGaP層， 而在Ge結(jié)晶層820的表面選擇生長(zhǎng)。作為緩沖層822其他的例子，可以是在Si結(jié)晶層866 上，以500°C以下的溫度結(jié)晶生長(zhǎng)形成的GaAs層。另外，半導(dǎo)體基板801可以不包含緩沖層 822。這時(shí)，Ge結(jié)晶層820與化合物半導(dǎo)體功能層擬4對(duì)著的面，可以用含P的氣體進(jìn)行表面處理?；衔锇雽?dǎo)體功能層824，與Ge結(jié)晶層820晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。在化合物半導(dǎo)體功能層824，比如，形成HBT。HBT是電子元件的一個(gè)例子?；衔锇雽?dǎo)體功能層擬4可以接觸Ge結(jié)晶層820而形成。即，化合物半導(dǎo)體功能層擬4可以接觸Ge結(jié)晶層820，或借助緩沖層822形成?；衔锇雽?dǎo)體功能層擬4可以由結(jié)晶生長(zhǎng)形成。比如，化合物半導(dǎo)體功能層擬4通過(guò)外延結(jié)晶生長(zhǎng)而形成?；衔锇雽?dǎo)體功能層824，與Ge結(jié)晶層820晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配，可以是3_5族化合物層或是2-6族化合物層?；衔锇雽?dǎo)體功能層824，是與Ge結(jié)晶層820晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的3-5族化合物層，作為3族元素至少包含Al、Ga、h中的1種，作為5族元素至少包含N、P、As、釙之1。比如化合物半導(dǎo)體功能層824，是GaAs層或InGaAs層。在化合物半導(dǎo)體功能層824，作為電子元件形成HBT。另外，作為形成于化合物半導(dǎo)體功能層擬4的電子元件，在本實(shí)施方式中列舉HBT，不過(guò)，電子元件不限定于HBT，比如， 可以是發(fā)光二極管、高電子遷移率晶體管(以下，有時(shí)稱HEMT。)、太陽(yáng)能電池、薄膜傳感器。在化合物半導(dǎo)體功能層824的表面分別形成HBT的集電極臺(tái)面(mesa)、發(fā)射極臺(tái)面及基極臺(tái)面。在集電極臺(tái)面、發(fā)射極臺(tái)面及基極臺(tái)面的表面經(jīng)由接觸孔(contact hole) 而形成集電極電極808、發(fā)射極電極810及基極電極812。化合物半導(dǎo)體功能層824，含有 HBT的集電極層、發(fā)射極層及基極層。即，集電極層形成在緩沖層822上，發(fā)射極層形成在緩沖層822和集電極層之間，基極層形成在緩沖層822和發(fā)射極層之間。作為集電極層，可以是從基板方向依次將載流子濃度3. OX 1018cm_3、膜厚500nm的 n+GaAs層與載流子濃度1. 0X 1016cm_3、膜厚500nm的n-GaAs層按順序進(jìn)行層疊的層疊膜。作為發(fā)射極層，能例示從基板方向?qū)⑤d流子濃度3. OX 1017cm_3、膜厚30nm的rrfnGaP層，載流子濃度3. OX IO18CnT3、膜厚IOOnm的n+GaAs層以及載流子濃度1. 0 X IO19CnT3、膜厚IOOnm 的n+hGaAs層，按順序?qū)盈B得到的層疊膜。作為基極層，可以是載流子濃度5. 0X 1019cm_3、 膜厚50nm的p-GaAs層。在這里，載流子濃度、薄膜厚度的值，表示設(shè)計(jì)值?？梢栽诨衔锇雽?dǎo)體功能層824以外的Si層的至少一部，形成MISFET880。 MISFET880,如該圖所示，可以具有阱882和柵極電極888。圖中未表示，不過(guò)，在阱882中可以形成源極區(qū)域及漏極區(qū)域。同時(shí)，在阱882與柵極電極888之間，可以形成柵極絕緣膜?；衔锇雽?dǎo)體功能層824以外的Si層，可以是Si基板862或是Si結(jié)晶層866。 在Si結(jié)晶層866中，可以在沒有被Ge結(jié)晶層820覆蓋的區(qū)域形成MISFET880。同時(shí)，Si基板862，可以是單結(jié)晶Si基板。此時(shí)，MISFET880，在單結(jié)晶Si基板中，可以在沒有被Ge結(jié)晶層820及絕緣層864覆蓋的區(qū)域形成。同時(shí)，Si基板862或Si 結(jié)晶層866上，不但可以加工Si后形成有源元件、功能元件類的電子元件，還可以形成在 Si層上面形成的線路、含Si的線路，及組合那些形成的電子電路，及MEMS(Micrc) Electro Mechanical Systems)的至少 1 個(gè)。另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了關(guān)于含有種晶層通過(guò)結(jié)晶生長(zhǎng)而形成的Ge結(jié)晶， 不過(guò)，不受該情況限定。比如，種晶層，與電子器件100的情況同樣，可以是SixGeh(0彡X <1)。種晶層可以是Si的含有率低的SixGei_x。同時(shí)，種晶層可以含有以500°C以下的溫度形成的GaAs或InGaAs層。實(shí)施例(實(shí)施例1)按照?qǐng)D6到圖7所示的順序制造了在SOI基板102上具有形成有開口 105的阻擋層104和在開口 105內(nèi)部結(jié)晶生長(zhǎng)的Ge結(jié)晶層106的半導(dǎo)體基板。在SOI基板102上制造了 25000個(gè)Ge結(jié)晶層106。同時(shí)，按照?qǐng)D6到圖10所表示的次序，在上述Ge結(jié)晶層106 的每個(gè)上制造了電子器件100。電子器件制造了 25000個(gè)。在作為SOI基板102的Si基板162上，使用了單結(jié)晶Si基板。作為阻擋層104， 用CVD法形成了 SiO2之后，通過(guò)光刻法，在阻擋層104形成了開口 105。開口 105縱橫尺寸比為1。Ge結(jié)晶層106，作為原料氣體使用GeH4,由CVD法形成。在與Ge結(jié)晶層106的SOI 基板102表面大體上平行的方向的最大寬度，為2μπι。形成了 Ge結(jié)晶層106之后，重復(fù)實(shí)施以800°C得溫度、10分鐘的高溫退火和以680°C的溫度、10分鐘的低溫退火的2級(jí)退火。 實(shí)施了 10次上述2級(jí)退火。由此，得到上述半導(dǎo)體基板。在上述半導(dǎo)體基板的Ge結(jié)晶層106上表面，作為晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108、第1 化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110及第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，形成了 GaAs結(jié)晶。GaAs結(jié)晶，作為原料氣體使用TM-Ga及AsH3,以650°C為生長(zhǎng)溫度，由MOCVD法形成。第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112，將AsH3*壓設(shè)為lX10_3atm使其生長(zhǎng)。在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112上，形成高電阻AlGaAs的柵極絕緣膜114、Pt的柵極電極116及W的源極以及漏極電極118，從而得到電子器件100。對(duì)形成了 Ge結(jié)晶層106的半導(dǎo)體基板，檢查在Ge結(jié)晶層106表面有無(wú)形成的缺陷。根據(jù)蝕刻坑法實(shí)施了檢驗(yàn)。其結(jié)果，在Ge結(jié)晶層106表面沒有發(fā)現(xiàn)缺陷。同時(shí)，關(guān)于 10個(gè)電子器件100，檢查了貫通缺陷的有無(wú)。通過(guò)TEM的表面內(nèi)剖面觀察實(shí)施了檢驗(yàn)。其結(jié)果，被發(fā)現(xiàn)有貫通缺陷的電子器件100為0個(gè)。根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)樵诳v橫尺寸比GT3)/3以上的開口 105中形成了 Ge結(jié)晶層 106，所以在形成了 Ge結(jié)晶層106的時(shí)刻，形成了具有結(jié)晶性優(yōu)良的表面的Ge結(jié)晶層106。 同時(shí)，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)對(duì)Ge結(jié)晶層106施給退火，進(jìn)一步提高了 Ge結(jié)晶層106的結(jié)晶性。因?yàn)镚e結(jié)晶層106的結(jié)晶性提高了，同時(shí)提高了以Ge結(jié)晶層106為核的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108，及，將晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108的特定面作為晶種面的第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110，及，將第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶110的特定面作為晶種面的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112結(jié)晶性。根據(jù)以上的構(gòu)成，能提高在第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112上形成的電子器件100的活性層的結(jié)晶性，能提高在廉價(jià)基板的SOI基板102上形成的電子器件100的性能。同時(shí)， 根據(jù)本實(shí)施方式的電子器件100，因?yàn)樵赟OI基板102上形成的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶112 上形成電子元件，電子器件100的寄生電容被降低，提高了電子器件100的動(dòng)作速度。同時(shí)， 能夠降低通到Si基板162的漏泄電流。(實(shí)施例2)如以下所示制造了具有2500個(gè)區(qū)域803的半導(dǎo)體基板801。使用了單結(jié)晶Si基板作為SOI基板802的Si基板862。用CVD法形成了氧化硅的阻擋層804，之后，通過(guò)光刻法形成了開口 806。開口 806的縱橫尺寸比，為1。開口 806的形狀，是1邊為IOOym的正方形，鄰接的開口 806彼此留出500 μ m的間隔而配置。在開口 806內(nèi)部，形成了 Ge結(jié)晶層 820。Ge結(jié)晶層820，作為原料氣體用GeH4,用MOCVD法形成。與Ge結(jié)晶層820的SOI基板 802的表面大體上平行的方向的最大寬度為2 μ m。形成Ge結(jié)晶層820之后，實(shí)施了反復(fù)以 800°C、2分鐘的高溫退火和以680°C、2分鐘的低溫退火的2級(jí)退火。實(shí)施了 10次上述2級(jí)退火。對(duì)Ge結(jié)晶層820形成的半導(dǎo)體基板801，檢查了在Ge結(jié)晶層820表面有無(wú)形成的缺陷。根據(jù)蝕刻坑法實(shí)施了檢驗(yàn)。其結(jié)果，在Ge結(jié)晶層面沒有發(fā)現(xiàn)缺陷。根據(jù)以上所述， 在被阻擋層804劃分的開口 806內(nèi)部使Ge結(jié)晶層820選擇生長(zhǎng)，通過(guò)反復(fù)多次對(duì)Ge結(jié)晶層820實(shí)施2級(jí)退火，提高了 Ge結(jié)晶層820結(jié)晶性。進(jìn)一步，作為緩沖層822形成InGaP 層，可得到具有作為結(jié)晶性優(yōu)良的化合物半導(dǎo)體功能層824的GaAs層的半導(dǎo)體基板801。其次，用同樣形成的半導(dǎo)體基板801，制造了電子器件。電子器件按以下所述方法制造。在區(qū)域803各自的Ge結(jié)晶層820上形成了 InGaP的緩沖層822。緩沖層822，使用 TM-Ga, TM-In及PH3作為原料氣體，以650°C作為生長(zhǎng)溫度，通過(guò)MOCVD法形成。在緩沖層822上，作為HBT的集電極層，依次形成載流子濃度3. 0X IO18CnT3、膜厚 500nm的n+GaAs層和在其上形成的載流子濃度1. 0 X IO16CnT3、膜厚500nm的n-GaAs層。作為HBT的基極層，在集電極層之上，形成載流子濃度5. OX IO19CnT3、膜厚50nm的p+GaAs層。 作為HBT發(fā)射極層，在基極層之上依次形成載流子濃度3. 0 X IO17CnT3、膜厚30nm的n-hGaP 層和載流子濃度3. OX IO18CnT3、膜厚IOOnm的n+GaAs層和載流子濃度1. 0 X 1019cnT3，膜厚 IOOnm的n+hGaAs層。在這里，載流子濃度、薄膜厚度值為設(shè)計(jì)值。以此，形成了包含基極層、發(fā)射極層、集電極層的化合物半導(dǎo)體功能層824?；鶚O層、發(fā)射極層、集電極層的GaAs層用TM-Ga及AsH3作為原料氣體，以650°C作為生長(zhǎng)溫度， 用MOCVD法形成。此后，分別通過(guò)規(guī)定的蝕刻法形成了基極層、發(fā)射極層、集電極層電極連
26接部。在化合物半導(dǎo)體功能層擬4表面，形成集電極電極808、發(fā)射極電極810及基極電極 812，制造出HBT。關(guān)于發(fā)射極層及集電極層，通過(guò)真空蒸鍍法形成了 AuGeNi層。關(guān)于基極層通過(guò)真空蒸鍍法形成了 AuSi層。此后，在氫氣氛中以420°C實(shí)施10分鐘的熱處理，由此形成了各電極。各電極和上述驅(qū)動(dòng)電路電連接，制造出了電子器件。由此，制做完成了小型低消耗功率的電子器件。同時(shí)，對(duì)有化合物半導(dǎo)體功能層擬4的表面，用二次電子顯微鏡(以下稱SEM。)進(jìn)行了觀察，在表面沒有觀測(cè)到y(tǒng)m水平的凹凸。(實(shí)施例3)制造出了在Si結(jié)晶層866和Ge結(jié)晶層820之間具有以500°C以下的溫度形成的 GaAs層的緩沖層的半導(dǎo)體基板801。上述半導(dǎo)體基板801，除了在Si結(jié)晶層866和Ge結(jié)晶層820之間形成緩沖層的以外，與實(shí)施例2同樣制造。作為緩沖層的GaAs層，用TM-Ga及 AsH3作為原料氣體，以450°C作為生長(zhǎng)溫度，通過(guò)MOCVD法形成。這樣，得以某種程度地提高了化合物半導(dǎo)體功能層824的結(jié)晶性。(實(shí)施例4)制造了 Ge結(jié)晶層820表面用PH3氣體處理過(guò)的半導(dǎo)體基板801。上述半導(dǎo)體基板 801除了不使用InGaP的緩沖層822之處，和用PH3氣體處理了 Ge結(jié)晶層820化合物與半導(dǎo)體功能層擬4對(duì)著的面之后形成化合物半導(dǎo)體功能層824以外，其他制造和實(shí)施例2相同。由此，得以某種程度地提高了化合物半導(dǎo)體功能層擬4結(jié)晶性。(實(shí)施例5)圖22，是在實(shí)施例5到實(shí)施例13使用的半導(dǎo)體基板剖面的模式圖。該半導(dǎo)體基板具有Si基板2102、阻擋層2104、Ge結(jié)晶層2106、化合物半導(dǎo)體2108?；衔锇雽?dǎo)體2108， 比如，包含晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶108。圖23到圖27，表示退火溫度和Ge結(jié)晶層2106平坦性的關(guān)系。圖23，表示沒做退火的Ge結(jié)晶層2106的剖面形狀。圖24、圖25、圖沈及圖27，表示分別以700°C、800°C、 8501、9001實(shí)施了退火時(shí)的66結(jié)晶層2106的剖面形狀。Ge結(jié)晶層2106剖面形狀用激光顯微鏡觀察。各圖的縱軸，表示在與Si基板2102主面垂直的方向的距離，表示Ge結(jié)晶層 2106的薄膜厚度。各圖的橫軸，表示與Si基板2102主面平行的方向的距離。在各圖中，Ge結(jié)晶層2106按以下次序形成。首先，通過(guò)熱氧化法，在Si基板2102 表面形成SiO2層的阻擋層2104，在阻擋層2104形成被覆區(qū)域及開口。阻擋層2104的外形， 與被覆區(qū)域的外形相等。Si基板2102使用了市售的單結(jié)晶Si基板。被覆區(qū)域平面形狀， 是一邊的長(zhǎng)度為400 μ m的正方形。其次，通過(guò)CVD法，在開口內(nèi)部使Ge結(jié)晶層2106選擇性地生長(zhǎng)。根據(jù)圖23到圖27可知，退火溫度越低Ge結(jié)晶層2106表面的平坦性越好。特別明白了在退火溫度低于900°C的情況下，表示出Ge結(jié)晶層2106的表面良好的平坦性。(實(shí)施例6)制作具有Si基板2102、阻擋層104、Ge結(jié)晶層2106和作為元件形成層發(fā)揮功能的化合物半導(dǎo)體2108的半導(dǎo)體基板，調(diào)查了在阻擋層2104中形成的開口 105內(nèi)部生長(zhǎng)的結(jié)晶的生長(zhǎng)速度，與覆蓋區(qū)域的大小及開口 105的大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)如下改變形成在阻擋層2104的覆蓋區(qū)域的平面形狀及開口 105的底面形狀，測(cè)量在一定時(shí)間期間所生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體2108的膜厚。首先，以下述步驟，在Si基板2102的表面形成了覆蓋區(qū)域及開口 105。作為Si基板2102 —個(gè)例子，使用了市售的單結(jié)晶Si基板。利用熱氧化法，在Si基板2102表面形成了作為阻擋層2104 —個(gè)例子的SW2層。對(duì)上述SW2層進(jìn)行蝕刻，形成指定大小的SW2層。指定大小的SW2層形成3個(gè)以上。此時(shí)，指定大小的SiO2層平面形狀設(shè)計(jì)為同樣大小的正方形。同時(shí)，通過(guò)蝕刻法，在上述正方形的SiO2層中心，形成了指定的大小的開口 105。這個(gè)時(shí)候，設(shè)計(jì)以上述正方形的 SiO2層中心和上述開口 105中心一致。在上述正方形的SiO2層的每1個(gè)上形成1個(gè)開口 105。另外，在本說(shuō)明書中，有時(shí)稱上述正方形的SiO2層的一邊的長(zhǎng)度為覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度。其次，通過(guò)MOCVD法，使Ge結(jié)晶層2106選擇性地生長(zhǎng)在上述開口 105中。原料氣體，為使用了 GeH4。原料氣體的流量及成膜時(shí)間分別設(shè)定為指定值。其次，通過(guò)MOCVD法， 作為化合物半導(dǎo)體2108 —個(gè)例子而形成了 GaAs結(jié)晶。GaAs結(jié)晶是在620°C、8MPa的條件下，在開口 105內(nèi)部的Ge結(jié)晶層2106表面使之外延生長(zhǎng)而成。原料氣體，使用了三甲基鎵及三氫化砷。原料氣體的流量及成膜時(shí)間，各自設(shè)定為指定的值。形成了化合物半導(dǎo)體2108之后，測(cè)量化合物半導(dǎo)體2108膜厚?；衔锇雽?dǎo)體2108 膜厚，通過(guò)針式高低差計(jì)(KLA "Tencor公司制，Surface Profiler P-10)測(cè)量在化合物半導(dǎo)體2108的3處的測(cè)量點(diǎn)的膜厚，再取該3處的膜厚的平均而算出。同時(shí)，也算出了在該 3處的測(cè)量點(diǎn)的膜厚的標(biāo)準(zhǔn)差。另外，上述膜厚也可以用以下方式計(jì)算，即通過(guò)透射式電子顯微鏡或掃描型電子顯微鏡進(jìn)行的剖面觀察法來(lái)直接測(cè)量在化合物半導(dǎo)體2108的3處的測(cè)量點(diǎn)的膜厚，再取該3處的膜厚的平均而算出。按照以上的順序，圍繞將覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度設(shè)定為50 μ m、100 μ m、200 μ m、 300 μ m、400 μ m或500 μ m的情況下，分別改變開口 105底面形狀，測(cè)量化合物半導(dǎo)體2108 膜厚。對(duì)開口 105底面形狀分別是一邊為10 μ m的正方形時(shí)、一邊是20 μ m的正方形時(shí)、短邊為30 μ m長(zhǎng)邊為40 μ m的長(zhǎng)方形時(shí)的3種情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。再者，當(dāng)覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度為500 μ m時(shí)，多個(gè)上述正方形的SW2層一體性地形成。在這種情況下，一邊的長(zhǎng)度為500 μ m的覆蓋區(qū)域并不是以500 μ m間隔被配置，不過(guò)， 只是為了方便起見，而以覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度為500 μ m來(lái)表示。同時(shí)，為了方便起見，而將鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離表示為0 μ m。圖觀及圖四表示實(shí)施例6實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖觀，表示在實(shí)施例6的各種情況的化合物半導(dǎo)體2108膜厚的平均值。圖四，表示在實(shí)施例6各種情況的化合物半導(dǎo)體2108膜厚的變動(dòng)系數(shù)。圖28，表示化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度，與覆蓋區(qū)域的大小及開口的大小的關(guān)
系。在圖28中，縱軸表示一定時(shí)間期間所生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體2108膜厚[人]，橫軸表示覆
蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度[μπι]。在本實(shí)施例中，化合物半導(dǎo)體2108膜厚因?yàn)槭枪潭〞r(shí)間期間所生長(zhǎng)的膜厚，因此用該時(shí)間除該膜厚，而獲得化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度的近似值。在圖觀中，菱形標(biāo)記表示開口 105底面形狀為一邊10 μ m的正方形的情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，四方形標(biāo)記，表示開口 105底面形狀一邊為20 μ m的正方形的情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 在同圖中，三角形的標(biāo)記，表示開口 105底面形狀為長(zhǎng)邊是40 μ m,短邊為30 μ m的長(zhǎng)方形時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。自圖觀可知，上述生長(zhǎng)速度，隨著覆蓋區(qū)域的尺寸變大，而單調(diào)地增加。同時(shí)，上述生長(zhǎng)速度，在覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度是400 μ m以下的情況下，大體上線性增加，而由于開口 105底面形狀造成的偏差很少。另一方面，還清楚了，當(dāng)覆蓋區(qū)域的一邊長(zhǎng)度為500 μ m 時(shí)，與覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度是400 μ m以下的情況比較，生長(zhǎng)速度急劇地增加，發(fā)現(xiàn)由于開口 105底面形狀造成的偏差也變大。為此，與阻擋層的Si結(jié)晶層平行的面的最大寬度優(yōu)選是400 μ m以下。圖四，表示化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度的變動(dòng)系數(shù)和鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離的關(guān)系。在這里，所謂變動(dòng)系數(shù)是相對(duì)于平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比，由該膜厚的平均值除上述3處的測(cè)量點(diǎn)的膜厚的標(biāo)準(zhǔn)差而算出。在圖四中，縱軸表示一定時(shí)間期間所生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體2108膜厚[人]的變動(dòng)系數(shù)，橫軸表示鄰接的覆蓋區(qū)域之間的距離[μπι]。圖四， 表示鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離分別為0 μ m、20 μ m、50 μ m、100 μ m、200 μ m、300 μ m、 400 μ m和450 μ m時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在圖四中，菱形標(biāo)記表示開口 105底面形狀一邊是IOym 的正方形時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在圖29中，鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離為0μπι、100μπι、200μπι、300μπι、 400μπι和450 μπι的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，各自與圖28中的覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度500μπι、400μπι、 300 μ m、200 μ m、100 μ m和50 μ m時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。關(guān)于鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離為20 μ m和50 μ m的數(shù)據(jù)，通過(guò)和其他的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同樣的次序，分別測(cè)得在覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度為480 μ m和450 μ m的情況下的化合物半導(dǎo)體2108的膜厚。自圖四可知，與相鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離為0 μ m的情況比較，在上述距離是20 μ m的時(shí)候，化合物半導(dǎo)體2108的生長(zhǎng)速度非常穩(wěn)定。從上述結(jié)果可以明白，如果相鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域只要稍微留點(diǎn)距離，則開口 105內(nèi)部生長(zhǎng)的結(jié)晶的生長(zhǎng)速度將穩(wěn)定化。另外，可知當(dāng)鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間配置產(chǎn)生結(jié)晶生長(zhǎng)的區(qū)域時(shí)，上述結(jié)晶的生長(zhǎng)速度便會(huì)穩(wěn)定化。同時(shí)明白，即使是鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間的距離為0 μ m,通過(guò)等間隔配置多個(gè)開口 105，也能抑制上述結(jié)晶的生長(zhǎng)速度的偏差。(實(shí)施例7)將覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度設(shè)定為200μπι、500μπι、700μπι、1000μπι、1500μπι、 2000 μ m、3000 μ m或4250 μ m,以和實(shí)施例6同樣的步驟制造半導(dǎo)體基板。關(guān)于各自的情況，測(cè)量了在開口 105內(nèi)部形成的化合物半導(dǎo)體2108的膜厚。本實(shí)施例是通過(guò)在Si基板 2102上面配置多個(gè)同樣大小的SiO2層而形成該SW2層。同時(shí)，上述多個(gè)SW2層互相分開的方式形成該SiO2層。開口 105底面形狀，與實(shí)施例6同樣，對(duì)一邊是10 μπι的正方形、一邊是20 μ m的正方形、短邊為30 μ m而長(zhǎng)邊為40 μ m的長(zhǎng)方形的3種情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。Ge 結(jié)晶層2106及化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)條件設(shè)定為與實(shí)施例6相同的條件。(實(shí)施例8)除了把三甲基鎵的供給量減為一半，使化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度降低約一半以外，其他與實(shí)施例7的情況相同地測(cè)量了開口 105內(nèi)部所形成的化合物半導(dǎo)體2108的膜厚。另外，在實(shí)施例8中，將覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度設(shè)定為200μπι、500μπι、1000μπι、 2000 μ m、3000 μ m或4250 μ m,對(duì)開口 105底面形狀為一邊是10 μ m的正方形的情況實(shí)施了實(shí)驗(yàn)。
將實(shí)施例7及實(shí)施例8的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在圖30、圖31 圖35、圖36 圖40及表1 中示出，圖30為表示在實(shí)施例7中的各情況的化合物半導(dǎo)體2108膜厚的平均值。圖31 圖35，表示實(shí)施例7的各情況的化合物半導(dǎo)體2108的電子顯微鏡照片。圖36 圖40，表示在實(shí)施例8中各情況的化合物半導(dǎo)體2108的電子顯微鏡照片。表1表示在實(shí)施例7及實(shí)施例8中各情況時(shí)的化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度和Ra值。圖30，表示化合物半導(dǎo)體2108的生長(zhǎng)速度，與覆蓋區(qū)域的大小及開口 105的大小的關(guān)系。在圖30中，縱軸表示在一定時(shí)間之間所生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體2108的膜厚，橫軸表示覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度[ym]。在從本實(shí)施例中，因?yàn)榛衔锇雽?dǎo)體2108的膜厚是在一定時(shí)間之間所生長(zhǎng)的膜厚，所以通過(guò)該膜厚除以該時(shí)間，能獲得化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度的近似值。在圖30中，菱形符號(hào)，表示開口 105底面形狀為一邊10 μ m的正方形的情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，四方形的符號(hào)，表示開口 105底面形狀為一邊20 μ m的正方形的情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在同圖中，三角形的符號(hào)，表示開口 105底面形狀為長(zhǎng)邊40 μ m短邊為30 μ m的長(zhǎng)方形時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。自圖30可知，到覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度達(dá)到4250 μ m為止，上述生長(zhǎng)速度隨著覆蓋區(qū)域的尺寸變大而穩(wěn)定地增加。為此，與阻擋層的Si結(jié)晶層平行的面的最大寬度優(yōu)選是 4250 μ m以下。由圖觀和圖30表示的結(jié)果可知，如果鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域稍稍相隔時(shí)，也能使開口 105內(nèi)部生長(zhǎng)的結(jié)晶的生長(zhǎng)速度穩(wěn)定化。另外，還明白了如果在鄰接的2個(gè)覆蓋區(qū)域之間配置產(chǎn)生結(jié)晶生長(zhǎng)的區(qū)域，則上述結(jié)晶的生長(zhǎng)速度得以穩(wěn)定化。圖31到圖35，是圍繞實(shí)施例7的各情況，用電子顯微鏡觀察了化合物半導(dǎo)體2108 表面的結(jié)果。圖31、圖32、圖33、圖34、圖35分別表示覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度為4250 μ m、 2000 μ m、1000 μ m、500 μ m、200 μ m的情況下的結(jié)果。從圖31到圖35可以明白，化合物半導(dǎo)體2108的表面狀態(tài)隨著覆蓋區(qū)域的尺寸變大而劣化。圖36到圖40，表示對(duì)實(shí)施例8的各種情況，用電子顯微鏡觀察化合物半導(dǎo)體2108 表面的結(jié)果。圖36、圖37、圖38、圖39、圖40表示覆蓋區(qū)域的一邊的長(zhǎng)度分別為4250 μ m、 2000 μ m、1000 μ m、500 μ m、200 μ m的情況的結(jié)果。從圖36到圖40可以明白，化合物半導(dǎo)體2108表面狀態(tài)隨著覆蓋區(qū)域的尺寸變大而劣化。同時(shí)，與實(shí)施例7結(jié)果進(jìn)行比較的話， 可以明白化合物半導(dǎo)體2108的表面狀態(tài)得以改善。表1表示實(shí)施例7及實(shí)施例8的各情況時(shí)的化合物半導(dǎo)體2108的生長(zhǎng)速度和Ra值[μπι]。另外，化合物半導(dǎo)體2108的膜厚，用針式高低差計(jì)測(cè)量。同時(shí)，Ra
值，是按照激光顯微鏡裝置的觀察結(jié)果算出的。由表1可知，化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度越慢，表面粗糙度越得以改善。同時(shí)明白了當(dāng)化合物半導(dǎo)體2108生長(zhǎng)速度是300nm/min以下時(shí)，Ra值在0. 02 μ m以下。表1
權(quán)利要求
1.一種依序具有底板基板、絕緣層、Si結(jié)晶層的半導(dǎo)體基板，還包括阻擋層，設(shè)置在所述Si結(jié)晶層上，阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)，且具有貫通至所述 Si結(jié)晶層為止的開口 ；種晶，設(shè)置在所述開口內(nèi)部；以及化合物半導(dǎo)體，其與所述種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述化合物半導(dǎo)體的所述開口中包含的部分具有(^3)/3以上的縱橫尺寸比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板， 所述化合物半導(dǎo)體，具有，在所述種晶上，結(jié)晶生長(zhǎng)成比所述阻擋層的表面更凸出的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶；以及以所述晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為晶核，沿著所述阻擋層橫向生長(zhǎng)的橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體基板， 所述橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶具有以所述晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核，沿著所述阻擋層橫向生長(zhǎng)的第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶；以及以所述第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核，沿著所述阻擋層在與所述第1化合物半導(dǎo)體結(jié)晶不同的方向橫向生長(zhǎng)的第2化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體基板，所述橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為3-5族化合物半導(dǎo)體或是2-6族化合物半導(dǎo)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體基板， 所述阻擋層具有多個(gè)所述開口，與在所述多個(gè)開口的各自內(nèi)部設(shè)置的種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的所述化合物半導(dǎo)體不接觸于與鄰接的所述開口內(nèi)部設(shè)置的種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的所述化合物半導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基板， 所述多個(gè)開口被等間隔設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述種晶，包含結(jié)晶生長(zhǎng)的SixGei_x(0彡χ < 1)結(jié)晶或以500°C以下的溫度結(jié)晶生長(zhǎng)的 GaAs0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述種晶與所述化合物半導(dǎo)體的界面，通過(guò)氣體的P化合物進(jìn)行表面處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述化合物半導(dǎo)體是3-5族化合物半導(dǎo)體或2-6族化合物半導(dǎo)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體基板，所述化合物半導(dǎo)體是3-5族化合物半導(dǎo)體，作為3族元素包含Al、Ga、In中的至少1 種，作為5族元素含N、P、As、Sb中的至少1種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述化合物半導(dǎo)體包含由含P的3-5族化合物半導(dǎo)體組成的緩沖層， 所述緩沖層對(duì)所述種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，還具有，設(shè)置在所述Si結(jié)晶層中的未被所述種晶所覆蓋的部分上的Si半導(dǎo)體器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板， 所述底板基板是單結(jié)晶的Si，還具有在所述底板基板的所述種晶未被設(shè)置的部分中設(shè)置的Si半導(dǎo)體器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述Si結(jié)晶層的形成所述種晶的面，具有從選自(100)面、(110)面、(111)面、結(jié)晶學(xué)上與(100)面等效的面、結(jié)晶學(xué)上與(110)面等效的面、和結(jié)晶學(xué)上與(111)面等效的面的任意一個(gè)結(jié)晶面傾斜的傾斜角。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體基板， 所述傾斜角為6°以下2°以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板， 所述開口底面積為Imm2以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體基板， 所述底面積為1600 μ m2以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體基板， 所述底面積為900 μ m2以下。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板， 所述開口底面的最大寬度為80μπι以下。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體基板， 所述開口底面的最大寬度為40μπι以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體基板， 所述開口底面的最大寬度為5μπι以下。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述底板基板具備具有從(100)面或結(jié)晶學(xué)上與(100)面等效的面傾斜的傾斜角的主所述開口底面是長(zhǎng)方形，所述長(zhǎng)方形的一邊，與所述底板基板的<010>方向、<0-10>方向、<001>方向和<00-1> 方向的任一方向?qū)嵸|(zhì)平行。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體基板， 所述傾斜角為6°以下2°以上。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述底板基板具備具有從(111)面或結(jié)晶學(xué)上與(111)面等效的面傾斜的傾斜角的主所述開口底面是六角形；所述六角形的一邊與所述底板基板的<1-10>方向、<-110>方向、<0-11>方向、<01-1> 方向、<10-1>方向及<-101>方向的任一方向?qū)嵸|(zhì)平行。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體基板， 所述傾斜角為6°以下2°以上。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板，所述阻擋層的外形的最大寬度為4250 μ m以下。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體基板， 所述阻擋層的外形的最大寬度為400 μ m以下。
29.一種電子器件，具有， 基體、設(shè)置在所述基體上的絕緣層、 設(shè)置在所述絕緣層上的Si結(jié)晶層、設(shè)置在所述Si結(jié)晶層上，用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)，且具有貫通到所述Si結(jié)晶層為止的開口的阻擋層、設(shè)置在所述開口內(nèi)部的種晶、與所述種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的化合物半導(dǎo)體、以及使用所述化合物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體器件。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的電子器件， 所述化合物半導(dǎo)體，具有在所述種晶上，比所述阻擋層表面凸出地結(jié)晶生長(zhǎng)的晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶；以及， 以所述晶種化合物半導(dǎo)體結(jié)晶為核，沿著所述阻擋層橫向生長(zhǎng)的橫向生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體結(jié)晶。
31.一種半導(dǎo)體基板的制造方法，具有以下步驟準(zhǔn)備SOI基板的步驟，所述SOI基板依序設(shè)置有底板基板、絕緣層和Si結(jié)晶層； 在所述Si結(jié)晶層上，設(shè)置用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)的阻擋層的步驟； 在所述阻擋層形成貫通到所述Si結(jié)晶層為止的開口的步驟； 在所述開口內(nèi)部使種晶生長(zhǎng)的步驟；使與所述種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的所述化合物半導(dǎo)體結(jié)晶生長(zhǎng)的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體基板制造方法，形成所述開口的步驟，包含等間隔形成多個(gè)所述開口的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供依序具有半導(dǎo)底板基板、絕緣層、Si結(jié)晶層的半導(dǎo)體基板。其是在Si結(jié)晶層上設(shè)有阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)的阻擋層，而阻擋層具有貫通到Si結(jié)晶層為止的開口，在開口內(nèi)部具有種晶，而化合物半導(dǎo)體是與種晶晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配的半導(dǎo)體基板。本發(fā)明還提供電子器件，具有基體、設(shè)置在基體上的絕緣層、設(shè)置在絕緣層上的Si結(jié)晶層、設(shè)置在Si結(jié)晶層上的阻擋層，用于阻擋化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶生長(zhǎng)；且具有貫通Si結(jié)晶層為止的開口的阻擋層、設(shè)置在開口內(nèi)部的種晶、晶格匹配或準(zhǔn)晶格匹配于種晶的化合物半導(dǎo)體以及化合物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L27/12GK102171790SQ20098013892
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者秦雅彥 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社