JPH01226174A - 光電子集積回路 - Google Patents
光電子集積回路Info
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- JPH01226174A JPH01226174A JP5326188A JP5326188A JPH01226174A JP H01226174 A JPH01226174 A JP H01226174A JP 5326188 A JP5326188 A JP 5326188A JP 5326188 A JP5326188 A JP 5326188A JP H01226174 A JPH01226174 A JP H01226174A
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Landscapes
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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。
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、超高速で作動する大容量の光通信・光情報
処理システム等において、主構成要素となる光電子集積
回路の改良に関する。
処理システム等において、主構成要素となる光電子集積
回路の改良に関する。
（従来の技術）
光ファイバを伝送路とする光通信システムは、高速・大
容量の信号伝送が可能であり、半導体し一ザ、アバラン
シェホトダイオード、ＰＩＮホトダイオード等の個別光
部品の組立によって数１００Ｍｂ／ｓの伝送容量で実用
化されている。さらに超高速・高信頼・低価格な光通信
システムの実現のため、光素子と電子素子を同一基板上
に集積した光・電子集積回路の研究開発が進められてい
る。
容量の信号伝送が可能であり、半導体し一ザ、アバラン
シェホトダイオード、ＰＩＮホトダイオード等の個別光
部品の組立によって数１００Ｍｂ／ｓの伝送容量で実用
化されている。さらに超高速・高信頼・低価格な光通信
システムの実現のため、光素子と電子素子を同一基板上
に集積した光・電子集積回路の研究開発が進められてい
る。
性渣の高い光電子集積回路を実現するためには、電子素
子において１ｐ以下の微細な電極を形成する技術が必要
である。光電子集積回路を製作する場合、光素子と電子
素子とにおける層構造の違いから、基板上で数−の段差
が生じる。通常のホトリソグラフィー技術を用いて、光
電子集積回路を製作する場合、パターン広がり、レジス
トの段切れの問題により、１−以下の微細パターンの形
成が困難であった。そのため、光素子と電子素子の高さ
を等しくする平坦化技術の開発が光電子集積回路の研究
の鍵となっていた。
子において１ｐ以下の微細な電極を形成する技術が必要
である。光電子集積回路を製作する場合、光素子と電子
素子とにおける層構造の違いから、基板上で数−の段差
が生じる。通常のホトリソグラフィー技術を用いて、光
電子集積回路を製作する場合、パターン広がり、レジス
トの段切れの問題により、１−以下の微細パターンの形
成が困難であった。そのため、光素子と電子素子の高さ
を等しくする平坦化技術の開発が光電子集積回路の研究
の鍵となっていた。
平坦化技術を用いた光電子集積回路の例として、例えば
電子通信学会技術研究報告書０ＱＥ８６−１８２ 、第
６３−６９頁、 １９８６年に掲載された論文に詳しい
記載がある。これによれば、２個のＡｒイオンビームエ
ツチング工程と結晶成長による緩斜面プロセス技術を用
い工、半絶縁性ＩｎＴ’基板中にＰＩＮポトダイオード
を埋め込んでいる。
電子通信学会技術研究報告書０ＱＥ８６−１８２ 、第
６３−６９頁、 １９８６年に掲載された論文に詳しい
記載がある。これによれば、２個のＡｒイオンビームエ
ツチング工程と結晶成長による緩斜面プロセス技術を用
い工、半絶縁性ＩｎＴ’基板中にＰＩＮポトダイオード
を埋め込んでいる。
（発明が解決しようとする課題）
上述した従来の光電子集積回路は、緩斜面プロセス技術
を用いて製作しているから、光素子と電子素子間に段差
遷移領域を広くとる必要があり、ＰＩＮホトダイオード
層は受光径２０胛に対して幅約４００−と広い領域を必
要とし、高密度集積に問題が生じている。さらに、製造
工程においてＡｒイオンビームエツチングにより基板が
損傷を受けるから、素子の信頼性が低いという問題もあ
る。
を用いて製作しているから、光素子と電子素子間に段差
遷移領域を広くとる必要があり、ＰＩＮホトダイオード
層は受光径２０胛に対して幅約４００−と広い領域を必
要とし、高密度集積に問題が生じている。さらに、製造
工程においてＡｒイオンビームエツチングにより基板が
損傷を受けるから、素子の信頼性が低いという問題もあ
る。
本発明の目的は、これらの課題を解決し、高密度集積が
可能で信頼性に優れた光電子集積回路を提供することに
ある。
可能で信頼性に優れた光電子集積回路を提供することに
ある。
（課題を解決するための手段）
本発明の光電子集積回路は、半絶縁性半導体基板上に形
成された第１の半導体層から成る電子素子と、前記半絶
縁性半導体基板上の一部に形成きれた逆メサ形状を有す
る溝に選択的に埋め込まれた第２の半導体層から成る光
素子とを有することを特徴とする。
成された第１の半導体層から成る電子素子と、前記半絶
縁性半導体基板上の一部に形成きれた逆メサ形状を有す
る溝に選択的に埋め込まれた第２の半導体層から成る光
素子とを有することを特徴とする。
（作用）
本発明の構造の光電子集積回路は、平坦な半絶縁性基板
に形成した半導体層でトランジスタのような電子素子を
つくり、半絶縁性半導体基板の一部に形成された垂直ま
たは逆メサの斜面を有する溝に、例えば減圧有機金属気
相成長法を用いて、半導体層を選択的に成長し、ＰＩＮ
ホトダイオードような光素子を形成することにより得ら
れ、この構造の採用により高密度集積化とウェハの平坦
化とが同時に実現できる。従って、本発明の構造により
、微細電極を有した電子素子を高密度に集積することが
可能となり、超高速な光電子集積回路が得られる。
に形成した半導体層でトランジスタのような電子素子を
つくり、半絶縁性半導体基板の一部に形成された垂直ま
たは逆メサの斜面を有する溝に、例えば減圧有機金属気
相成長法を用いて、半導体層を選択的に成長し、ＰＩＮ
ホトダイオードような光素子を形成することにより得ら
れ、この構造の採用により高密度集積化とウェハの平坦
化とが同時に実現できる。従って、本発明の構造により
、微細電極を有した電子素子を高密度に集積することが
可能となり、超高速な光電子集積回路が得られる。
（実施例）
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。この実施例
は、第１及び第２の半導体層を有する。第１の半導体層
は、ＦｅドープのＩｎＰからなる半絶縁性半導体基板１
０上に形成されたバッファー層１１及びチャネル層１２
を含んでなり、ＭＥＳ−ＦＥＴをなしている。第２の半
導体層は、ＭＥＳ−ＦＥＴの半導体層の一部をエツチン
グし、半絶縁性半導体基板ｌＯに形成した溝に選択的に
形成されたクラッド層１３．吸収層１４及びウィンドウ
層１５を含んでなり、ＰＩＮホトダイオードをなしてい
る。第２の半導体層が埋め込まれる溝は垂直または逆メ
サの斜面を有している。
は、第１及び第２の半導体層を有する。第１の半導体層
は、ＦｅドープのＩｎＰからなる半絶縁性半導体基板１
０上に形成されたバッファー層１１及びチャネル層１２
を含んでなり、ＭＥＳ−ＦＥＴをなしている。第２の半
導体層は、ＭＥＳ−ＦＥＴの半導体層の一部をエツチン
グし、半絶縁性半導体基板ｌＯに形成した溝に選択的に
形成されたクラッド層１３．吸収層１４及びウィンドウ
層１５を含んでなり、ＰＩＮホトダイオードをなしてい
る。第２の半導体層が埋め込まれる溝は垂直または逆メ
サの斜面を有している。
次にこの実施例の製造方法について説明する。
平坦なＦｅドープＩｎＰかもなる半絶縁性半導体基板１
０上に、分子線成長法（ＭＢＥ）もしくは気相成長法に
より、ノンドープＧａＡｓからなるバッファー層１１（
厚き１−）、ｎ−ＧａＡｓからなるチャネル層１２（厚
８ Ｑ、４４ 、 ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’
）を順次に成長させる。次に通常のホトリソグラフィー
技術及びエツチング技術により、ＳｉＯｘをマスクとし
て、チャネル層１２．バッファーＭ１１．半絶縁性半導
体基板１０を、体積化１％の臭素を含む、臭素・メチル
アルコール混合液を用いて、幅５ＯＰａｎの垂直または
逆メサの斜面を有する溝部１７を形成する。
０上に、分子線成長法（ＭＢＥ）もしくは気相成長法に
より、ノンドープＧａＡｓからなるバッファー層１１（
厚き１−）、ｎ−ＧａＡｓからなるチャネル層１２（厚
８ Ｑ、４４ 、 ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’
）を順次に成長させる。次に通常のホトリソグラフィー
技術及びエツチング技術により、ＳｉＯｘをマスクとし
て、チャネル層１２．バッファーＭ１１．半絶縁性半導
体基板１０を、体積化１％の臭素を含む、臭素・メチル
アルコール混合液を用いて、幅５ＯＰａｎの垂直または
逆メサの斜面を有する溝部１７を形成する。
次にこのＳｉＯｘ膜をマスクとして利用し、減圧有機金
属気相成長法を用いてｎ−ＩｎＰからなるクラッドＲ１
３（厚きｌ、Ｑ７ｇ＋＋、キャリア濃度ｎ＝１×ｌＱ”
ｃＴｆＩ−３）、ｎ−Ｉｎｓ、ａｙＧａｏ、５ｓＡＳか
らなる吸収層１４（厚さ２． Ｑ７ａｎ 、キャリア濃
度ｎ＝ ５ ＸＩＱ”ｃｍ−”）、ｎ−−ＩｎＰからな
るウィンドウＮ１５（厚さｌ、Ｑ）ａｒ＋。
属気相成長法を用いてｎ−ＩｎＰからなるクラッドＲ１
３（厚きｌ、Ｑ７ｇ＋＋、キャリア濃度ｎ＝１×ｌＱ”
ｃＴｆＩ−３）、ｎ−Ｉｎｓ、ａｙＧａｏ、５ｓＡＳか
らなる吸収層１４（厚さ２． Ｑ７ａｎ 、キャリア濃
度ｎ＝ ５ ＸＩＱ”ｃｍ−”）、ｎ−−ＩｎＰからな
るウィンドウＮ１５（厚さｌ、Ｑ）ａｒ＋。
キヘ・リア濃度ｎ ｗ Ｓ Ｘ １０”ｃｍ−” ）を
溝部１７に成長させ、ウェハの平坦化を行なう。次に、
通常のホトリソグラフィー技術及、び亜鉛拡散法を用い
てウィンドウ層１５の表面から選択的な亜鉛拡散を行な
い、ｐ形反転領域１６を形成する。
溝部１７に成長させ、ウェハの平坦化を行なう。次に、
通常のホトリソグラフィー技術及、び亜鉛拡散法を用い
てウィンドウ層１５の表面から選択的な亜鉛拡散を行な
い、ｐ形反転領域１６を形成する。
次にチャネル層１２を選択的にエツチング除去して、Ｍ
ＥＳ−ＦＥＴ形成領域を区画するとともに、絶縁膜２４
を形成する。更にｐ電極１８．ｎ電極１９、ソース電極
２０．ゲート電極２１．ドレイン電極２２、配線２３を
形成し、実施例の光電子集積回路が完成する。
ＥＳ−ＦＥＴ形成領域を区画するとともに、絶縁膜２４
を形成する。更にｐ電極１８．ｎ電極１９、ソース電極
２０．ゲート電極２１．ドレイン電極２２、配線２３を
形成し、実施例の光電子集積回路が完成する。
この様に、本実施例の光電子実Ｖｔ（！！ｌ路は、平坦
な半絶縁性半導体基板上に形成したトランジスタ層とな
る半導体層の一部に形成した垂直または逆メサの斜面を
有する溝に、減圧有機金属気相成長法を用いて、ホトダ
イオード層となる半導体層を選択的に埋め込む構造をと
っているから、ＰＩＮホトダイオード領域を受光径とほ
ぼ同一の面積まで、小さくできる。したがって、本実施
例の構造により、高密度集積が可ｆｔでかつ超高速な光
電子集積回路が実現できる。
な半絶縁性半導体基板上に形成したトランジスタ層とな
る半導体層の一部に形成した垂直または逆メサの斜面を
有する溝に、減圧有機金属気相成長法を用いて、ホトダ
イオード層となる半導体層を選択的に埋め込む構造をと
っているから、ＰＩＮホトダイオード領域を受光径とほ
ぼ同一の面積まで、小さくできる。したがって、本実施
例の構造により、高密度集積が可ｆｔでかつ超高速な光
電子集積回路が実現できる。
上述の実施例において、寸法例も示したが、結晶成長の
様子は成長法、成長条件等で大幅に変わるので、本発明
の実施に当ってはそれらとともに適切な寸法を採用すべ
きことはいうまでもない。
様子は成長法、成長条件等で大幅に変わるので、本発明
の実施に当ってはそれらとともに適切な寸法を採用すべ
きことはいうまでもない。
また、本発明は電極金属、配線金属の種類に関して制限
されない、また、電子素子に関して、ＧａＡｓＭＥＳ−
ＦＥＴを用いたが、ＩｎＰ系トランジスタ、例えばＡｊ
！ＧａＡｓ／ ＩｎＧａＡｓ Ｍ Ｅ Ｓ −Ｆ Ｅ
Ｔ 、接合型ＦＥＴ、ＭＩＳ−ＦＥＴ等を使用してもよ
く、さらに光素子に関して、受光素子の代わりに半導体
レーザ、導波型光スイッチ等を使用しても良いこきは改
めて説明するまでもなく明らかなことである。
されない、また、電子素子に関して、ＧａＡｓＭＥＳ−
ＦＥＴを用いたが、ＩｎＰ系トランジスタ、例えばＡｊ
！ＧａＡｓ／ ＩｎＧａＡｓ Ｍ Ｅ Ｓ −Ｆ Ｅ
Ｔ 、接合型ＦＥＴ、ＭＩＳ−ＦＥＴ等を使用してもよ
く、さらに光素子に関して、受光素子の代わりに半導体
レーザ、導波型光スイッチ等を使用しても良いこきは改
めて説明するまでもなく明らかなことである。
（発明の効果）
以上に詳述したように、本発明によれば、ウェハの平坦
性をそこなわずに光素子領域を容易に小さくできる。し
たがって、本発明の光電子集積回路は高密度集積が可使
で、信頼性に優れ、超高速に作動できる。
性をそこなわずに光素子領域を容易に小さくできる。し
たがって、本発明の光電子集積回路は高密度集積が可使
で、信頼性に優れ、超高速に作動できる。
第１図は本発明の一実施例の構造を示す断面図である。
１０・・・半絶縁性半導体基板、１１・・・バッファー
層、１２・・・チャネル層、１３・・・クラッド層、１
４・・・吸収層、１５・・・ウィンドウ層、１６・・・
ｐ形反転領域、１７・・・溝部、１８・・・Ｐｉ極、１
９・・・ｎ電極、２０・・・ソース電極、２１・・・ゲ
ート電極、２２・・・ドレイン電極、２３・・・配線、
２４・・・絶縁膜。
層、１２・・・チャネル層、１３・・・クラッド層、１
４・・・吸収層、１５・・・ウィンドウ層、１６・・・
ｐ形反転領域、１７・・・溝部、１８・・・Ｐｉ極、１
９・・・ｎ電極、２０・・・ソース電極、２１・・・ゲ
ート電極、２２・・・ドレイン電極、２３・・・配線、
２４・・・絶縁膜。
Claims (1)
- 半絶縁性半導体基板上に形成された第１の半導体層か
ら成る電子素子と、前記半絶縁性半導体基板の一部に形
成された逆メサ形状を有する溝に選択的に埋め込まれた
第２の半導体層から成る光素子とを有することを特徴と
する光電子集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326188A JPH01226174A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 光電子集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326188A JPH01226174A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 光電子集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01226174A true JPH01226174A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12937833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5326188A Pending JPH01226174A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 光電子集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01226174A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5586170A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light-receiving element |
| JPS6235682A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Nec Corp | 受光素子 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP5326188A patent/JPH01226174A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5586170A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light-receiving element |
| JPS6235682A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Nec Corp | 受光素子 |
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