JPH02271569A - 集積回路の製造方法 - Google Patents

集積回路の製造方法

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JPH02271569A
JPH02271569A JP1092691A JP9269189A JPH02271569A JP H02271569 A JPH02271569 A JP H02271569A JP 1092691 A JP1092691 A JP 1092691A JP 9269189 A JP9269189 A JP 9269189A JP H02271569 A JPH02271569 A JP H02271569A
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JP
Japan
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crystals
crystal
hemt
pin
epitaxial growth
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JP1092691A
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Inventor
Goro Sasaki
吾朗 佐々木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US07/507,530 priority patent/US5051372A/en
Priority to CA002014399A priority patent/CA2014399C/en
Priority to KR1019900005076A priority patent/KR930009595B1/ko
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光素子と電子素子が集積され、光フアイバ通
信等に用いられる光電子集積回路に関するものである。
【従来の技術〕
光フアイバ通信用の受信フロントエンドとして、受光素
子であるpin−ホトダイオード(PIN−PD)と電
子素子である電界効果トランジスタ(FET)やバイポ
ーラトランジスタとをハイブリッド基板に集積した構造
のものが知られている。
また、PIN−P’DとFETとがInP基板上にモノ
リシックに集積された構造のものも既に作製されている
〔発明が解決しようとする課題〕
ハイブリッド基板上に受光素子および電子素子を集積し
たものは、半田付けにより各素子が実装されているので
、モノリシックのものに比べて信頼性が低く、また、大
量生産に不向きである。
一方、上述した従来のモノリシックのものは、バイポー
ラトランジスタを備えていない。光フアイバ通信の受信
フロントエンドは、その初段においては入力インピーダ
ンスが高くショットノイズの小さいFETが望ましく、
次段以降は相互コンダクタンスの大きいバイポーラトラ
ンジスタが望ましい。したがって、PIN−PDとFE
Tとバイポーラトランジスタの3種類の素子が全て同一
半導体基板上にモノリシックに集積化されたものが求め
られているが、未だそのような集積回路は開発されてい
ない。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の集積回路の製造方
法は、電子素子用結晶である高電子移動度トランジスタ
用結晶がエピタキシャル成長により形成された後、光素
子用結晶であるpinホトダイオード用結高結晶子素子
用結晶であるヘテロ接合バイポーラトランジスタ用結晶
とがそれぞれエピタキシャル成長により形成されること
を特徴とするものである。
〔作用〕
高電子移動度トランジスタ用結晶のためのエピタキシャ
ル成長が素子形成のための最初のエピタキシャル成長と
なるので、選択成長マスクが形成されていない清浄な基
板の上でのエピタキシャル成長となる。したがって、高
電子移動度トランジスタ用結晶の能動層の不純物濃度が
十分に低く抑えられる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例を示す工程断面図である。
本実施例は、P IN−PDと、FETの一種である高
電子移動度トランジスタ(HEMT)と、ペテロ接合バ
イポーラトランジスタ(HB T)の3種類の素子のた
めのエピタキシャル結晶がインジウム・リン(InP)
基板上にモノリシックに形成されている光電子集積回路
の製造方法である。
本実施例では、エピタキシャル成長方法として、優れた
選択成長性を示す100Torr以下の減圧での有機金
属気相成長法(OMVPE)が用いられている。基板温
度は600℃ないし700℃程度とし、形成したい半導
体層毎に反応ガスが適宜選択される。エピタキシャル成
長により形成される半導体層としては、InP層、ガリ
ウム・インジウム拳ひ素(Ga I r+As)層およ
びアルミニウム・インジウム・ひ素(A11nAs)層
の3M類であり、これらの半導体層が形成すべき素子に
応じて適宜選択される。
InP層のエピタキシャル成長には、反応ガスとしてト
リメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH3)
およびアルシン(A s Ha )が用いられる。Ga
lnAs層のエピタキシャル成長には、反応ガスとして
トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム
(TM I )およびアルシン(A s Ha )が用
いられる。A[InAs層のエピタキシャル成長には、
反応ガスとしてトリメチルアルミニウム(TMA) 、
トリメチルインジウム(TM I )およびアルシン(
A s Hs )が用いられる。
また、選択成長マスクとしては、窒化シリコン(SiN
  )膜、または酸化シリコン(SlO2)膜が用いら
れる。
以下、第1図と共に具体的手順を説明する。
まず、用意されたInP基板1上に、HEMT形成用の
エピタキシャル成長が行われる。ここでは、能動層であ
るi型Ga I nAsAlB12び電子供給層である
n型A、1lInAs層14が順に形成される(第1図
(A)参照)。ついで、将来HEMTが形成される領域
15にのみ、エピタキシャル層13および14が残るよ
うにメサエッチングが行われる。まず、窒化シリコン膜
が、例えば電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学的気相
成長法(ECRプラズマCVD)によって、基板表面全
体に形成される。そしてHEMT領域15の表面にレジ
ストパターンが形成され、このレジストパターンをマス
クとして窒化シリコン膜が弗酸(F H)で除去される
。つぎに、HEMT領域15上に残された窒化シリコン
膜およびその上のレジストパターンをマスクとして、上
記エピタキシャル層13および14が順次エツチング除
去され、その後、マスクとして用いられたレジストパタ
ーンおよび窒化シリコン膜が除去されてHEMT用結晶
18が形成される(第1図(B)参照)。
ついで、HEMT領域15に窒化シリコン膜または酸化
シリ・コン膜からなる選択成長マスク19が形成される
。この選択成長マスク19も、前述のメサエッチングの
際の窒化シリコンマスクと同様に、ECRプラズマCV
Dによる成長とレジストパターンによるパターンニング
によって形成される(第1図(C)参照)。
ツキに、P IN−PD用のエピタキシャル選択成長が
行われる。すなわち、n型Ga1nAs層2とi型Ga
1nAs層3とp型Ga1nAs層4が選択成長マスク
19上を除いて順に形成される(第1図(D)参照)。
ついで、将来PIN−PDが形成される領域5にのみ、
エピタキシャル層2ないし4が残るようにメサエッチン
グが行われ、P I N−PD用結晶16が形成される
(第1図(E)参照)。ここでのメサエッチング方法は
、上述したHEMT18におけるメサエッチングと同様
であり、ECRプラズマCVDによる窒化シリコンまた
は酸化シリコン膜の形成工程、そのパターンニング工程
、さらにパターンニングされた膜をマスクとするエツチ
ング工程を含んでいる。
ついで、PIN−PD領域5に窒化シリコン膜または酸
化シリコン膜からなる選択成長マスク6が形成される。
なお、このときHEMT領域15にも選択成長マスク1
9は残されている。選択成長マスク6も、前述の選択成
長マスク19と同様に、ECRプラズマCVDによる膜
形成とレジストパターンによるパターンニングによって
形成される(第1図(F)参照)。
つぎに、HBT用のエピタキシャル選択成長が行われる
。すなわち、n 型Ga I nAs層7、n型Ga 
1 nAs層8、p型Ga1nAs層9およびn型1n
P層10が、選択成長マスク6および19上を除いて表
面全体に順に形成される(第1図(G)参照)。ついで
、P I N−PD領域5と同様に、HBT領域11に
HBT用結晶17が残るようにメサエッチングが行われ
る(第1図(H)参照)。
最後に、選択成長マスク6および19を除去すれば、P
IN−PD用結晶16、HBT用結晶17およびHEM
T用結晶18がそれぞれの領域5.11および15に形
成される(第1図(1)参照)。
ところで、基板全面にエピタキシャル成長を行う場合に
は、適当なエッチャント(InP基板では例えば硫酸な
ど)によりエツチングし、清浄な表面を露出してから結
晶成長を行うことができるため、I×1015C11−
3以下の不純物濃度の良好なエピタキシャル層が得られ
る。これに対して、選択成長を行う場合には、基板表面
に既に窒化シリコンあるいは酸化シリコンなどの選択成
長マスクが形成されている。そのため、選択成長マスク
が汚染源となって、不純物濃度をI X 1016cm
−3以下にすることは非常に困難である。
一方、n型AJ I nAs/Ga I nAsエピタ
キシャル層を有するHEMTは、Ga l nAs層中
の不純物濃度がI X 1016cm−”以上となると
、ヘテロ界面に形成される2次元電子層中だけでなくG
alnAs層中にも電流が流れ易くなり、ドレインI−
V特性においてドレインコンダクタンスの増加あるいは
ピンチオフ特性の低下を招く。
これに対して、他の素子すなわちHBTおよびPIN−
PDに対する、再成長中の選択成長マスクの影響は、H
EMTに対する影響に比べれば小さい。
本実施例ではHEMT用結晶のエピタキシャル成長がH
BT用結晶およびPIN−PD用結晶のエピタキシャル
成長にさきがけで行われる。すなわち、HEMT用結晶
は、選択成長マスクが形成されていない清浄な基板上で
のエピタキシャル成長により形成される。したがって、
Ga I nAs層中の不純物濃度を十分に低く抑える
ことができ、良好なドレインI−V特性を得ることがで
きる。
なお、本実施例では、HEMT用結晶18が形成された
後、PIN−PD用結晶16、HBT用結晶17の順で
それぞれが形成されているが、HEMT用結晶18が他
の素子用結晶に先立って形成されるのであれば、P I
 N−PD用結晶16とHBT用結晶17の形成順序は
いずれでもよい。
また、基板の材料やエピタキシャル成長層の材料は、上
記実施例に限定されるものではな(、適宜選択すること
ができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の集積回路の製造方法によ
れば、互いに異なるエピタキシャル層構造を有するHE
MT、HBTおよびP I N−PDがモノリシックに
形成される。しかも、HEMT用結晶のためのエピタキ
シャル成長が、選択成長マスクが形成されていない清浄
な基板の上での成長となるので、HEMT用結晶の能動
層の不純物濃度が十分に低く抑えられる。したがって、
ドレインコンダクタンスが低く、ピンチオフ特性の良好
なHEMTを備えた集積回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である集積回路の製造方法を
示す工程断面図である。 1−−−1 n P基板、5−P I N −P D領
域、6.19・・・選択成長マスク、11・・・HBT
領域、15・・・HEMT領域、16・・・P I N
−PD用結晶、17・・・HBT用結晶、18・・・H
EMT用結晶。 第 】 図(2) 図(]) 実施例(3/3) 第1 図(3)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 化合物半導体基板上にエピタキシャル成長による光素子
    用結晶と電子素子用結晶が形成される集積回路の製造方
    法において、電子素子用結晶である高電子移動度トラン
    ジスタ用結晶がエピタキシャル成長により形成された後
    、光素子用結晶であるpinホトダイオード用結晶と電
    子素子用結晶であるヘテロ接合バイポーラトランジスタ
    用結晶とがそれぞれエピタキシャル成長により形成され
    ることを特徴とする集積回路の製造方法。
JP1092691A 1989-04-12 1989-04-12 集積回路の製造方法 Pending JPH02271569A (ja)

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JP1092691A JPH02271569A (ja) 1989-04-12 1989-04-12 集積回路の製造方法
EP90106894A EP0392480B1 (en) 1989-04-12 1990-04-10 Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device
DE69030129T DE69030129T2 (de) 1989-04-12 1990-04-10 Herstellungsverfahren einer integrierten Halbleiterschaltung
US07/507,530 US5051372A (en) 1989-04-12 1990-04-11 Method of manufacturing a semiconductor optoelectric integrated circuit device, having a pin, hemt, and hbt, by selective regrowth
CA002014399A CA2014399C (en) 1989-04-12 1990-04-11 Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device
KR1019900005076A KR930009595B1 (ko) 1989-04-12 1990-04-12 반도체집적회로장치의 제조방법

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08255838A (ja) * 1994-11-02 1996-10-01 Trw Inc モノリシックの多機能集積回路デバイスを製造する方法
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