JPH02271569A - 集積回路の製造方法 - Google Patents
集積回路の製造方法Info
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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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Landscapes
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- Light Receiving Elements (AREA)
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〕
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。
信等に用いられる光電子集積回路に関するものである。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)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)。
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)。
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)。
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。
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。
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)。
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)。
。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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
- 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。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1092691A JPH02271569A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | 集積回路の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02271569A true JPH02271569A (ja) | 1990-11-06 |
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ID=14061516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1092691A Pending JPH02271569A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | 集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH02271569A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JP2017126738A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
CN110753417A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-04 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种使用max7219控制双极性LED灯的控制方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6461944A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Nec Corp | Manufacture of optoelectronic integrated circuit |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP1092691A patent/JPH02271569A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6461944A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Nec Corp | Manufacture of optoelectronic integrated circuit |
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CN110753417A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-04 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种使用max7219控制双极性LED灯的控制方法 |
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