JPH02306680A - 光電子集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents
光電子集積回路装置およびその製造方法Info
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- JPH02306680A JPH02306680A JP12663689A JP12663689A JPH02306680A JP H02306680 A JPH02306680 A JP H02306680A JP 12663689 A JP12663689 A JP 12663689A JP 12663689 A JP12663689 A JP 12663689A JP H02306680 A JPH02306680 A JP H02306680A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/021—Silicon based substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters
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、光通信や光学情報処理に用いられる光電子
集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
(従来の技術)
従来、電子デバイスと光デバイスをモノリシックに集積
化した素子、すなわち光電子集積回路装置(OEIC装
置: 0pto−Electronic Integr
ated C1rcuit装置)は、GaAs基板やI
nP基板を使用し、該基板に形成した電子集積回路と、
同基板上に結晶成長法により形成した光素子とを電気的
に接続して構成したものであった。また、0EIC装置
の表面は通常電極や素子を保護するため絶縁膜が堆積さ
れているという構造の2次元集積回路装置であった。
化した素子、すなわち光電子集積回路装置(OEIC装
置: 0pto−Electronic Integr
ated C1rcuit装置)は、GaAs基板やI
nP基板を使用し、該基板に形成した電子集積回路と、
同基板上に結晶成長法により形成した光素子とを電気的
に接続して構成したものであった。また、0EIC装置
の表面は通常電極や素子を保護するため絶縁膜が堆積さ
れているという構造の2次元集積回路装置であった。
(発明が解決しようとする課題)
しかるに、上記のような従来の0EIC装置では、2次
元構成であるため、光デバイスの数を増加させて、画像
情報のような大量の情報を伝送または処理するための0
EIC装置を実現しようとする場合に、限界があった。
元構成であるため、光デバイスの数を増加させて、画像
情報のような大量の情報を伝送または処理するための0
EIC装置を実現しようとする場合に、限界があった。
これは、3次元化することにより解決することができる
が、絶縁膜上にはGaAsやInPのようなI−V族化
合物半導体結晶層全形成できないという技術的制約から
、従来は3次元集積化は極めて困難であった。
が、絶縁膜上にはGaAsやInPのようなI−V族化
合物半導体結晶層全形成できないという技術的制約から
、従来は3次元集積化は極めて困難であった。
この発明は、従来の構成では3次元集積化の実現が困難
であるという問題点を除去し、3次元化を可能とし、大
量の情報伝送、情報処理を可能とする光電子集積回路装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。
であるという問題点を除去し、3次元化を可能とし、大
量の情報伝送、情報処理を可能とする光電子集積回路装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
この発明では、Si基板を使用し、このSi基板に電子
集積回路を形成し、かつそのSi基板の所定の場所上に
I−V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形
成し、この光デバイスと前記電子集積回路を電気的に接
続した上で基板上の表面を絶縁膜で覆い、この絶縁膜上
にSi結晶層を成長させ、このSi結晶層に電子集積回
路を形成し、かつ所定の場所上でI−V族化合物半導体
結晶を成長させて光デバイスを形成し、相互を電気的に
接続し、表面を絶縁膜で覆う。Si結晶層、該結晶層に
形成される電子集積回路、同結晶層上に形成される光デ
バイス、同結晶層上を覆う絶縁膜は、必要により基板上
にくり返し形成される。
集積回路を形成し、かつそのSi基板の所定の場所上に
I−V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形
成し、この光デバイスと前記電子集積回路を電気的に接
続した上で基板上の表面を絶縁膜で覆い、この絶縁膜上
にSi結晶層を成長させ、このSi結晶層に電子集積回
路を形成し、かつ所定の場所上でI−V族化合物半導体
結晶を成長させて光デバイスを形成し、相互を電気的に
接続し、表面を絶縁膜で覆う。Si結晶層、該結晶層に
形成される電子集積回路、同結晶層上に形成される光デ
バイス、同結晶層上を覆う絶縁膜は、必要により基板上
にくり返し形成される。
(作 用)
基板をSiで形成すると、該基板に電子集積回路を形成
した後、該基板上の所定の場所にI−■族化合物半導体
結晶を成長させて光デバイスを形成することができる。
した後、該基板上の所定の場所にI−■族化合物半導体
結晶を成長させて光デバイスを形成することができる。
さらに(それら光デバイスおよび電子集積回路を形成し
たSi基板の表面上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上
に前記基板Siを種としてSi結晶層を成長できる。そ
して、このSi結晶層に電子集積回路を形成し、かっ■
−V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形成
し、表面を絶縁膜で覆えば、前記基板の電子集積回路お
よび光デバイスと組合わせて、電子集積回路および光デ
バイスの3次元集積化が可能となる。Si結晶層の形成
、該結晶層に対する電子集積回路の形成、同結晶層上に
対する光デバイスの形成、表面の絶縁膜の形成をくり返
えせば、3層以上の3次元集積化が可能となる。
たSi基板の表面上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上
に前記基板Siを種としてSi結晶層を成長できる。そ
して、このSi結晶層に電子集積回路を形成し、かっ■
−V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形成
し、表面を絶縁膜で覆えば、前記基板の電子集積回路お
よび光デバイスと組合わせて、電子集積回路および光デ
バイスの3次元集積化が可能となる。Si結晶層の形成
、該結晶層に対する電子集積回路の形成、同結晶層上に
対する光デバイスの形成、表面の絶縁膜の形成をくり返
えせば、3層以上の3次元集積化が可能となる。
(実施例)
以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の光電子集積回路装置の一実施例を示
す断面図である。この図において、1はSi基板であり
、このSi基板1の所定の領域に電子集積回路が形成さ
れる。2は、その電子集積回路を形成した領域である。
す断面図である。この図において、1はSi基板であり
、このSi基板1の所定の領域に電子集積回路が形成さ
れる。2は、その電子集積回路を形成した領域である。
また、Si基板1上の所定の場所には、I−■族化合物
半導体結晶を成長させて発光デバイス3が設けられてお
り、この発光デバイス3は前記電子集積回路と電極4に
より電気的に接続される。また、電子集積回路には、電
子デバイスを駆動するための電力供給または信号を入力
するための電極5が接続されており、この電極5と前記
電極4は、基板1表面、領域2表面および発光デバイス
3表面の絶縁膜6により、接続部以外で基板1、電子集
積回路および発光デバイス3と絶縁されている。このよ
うにして電極4.5や発光デバイス3などを形成した基
板1の表面上は絶縁膜7で覆われており、この絶縁膜7
上にはSi結晶層8が形成される。そして、このSi結
晶層8には、Si基板1と同様に、電子集積回路が形成
され(9はその電子集積回路が形成された領域である)
、かつ所定の場所上でI−V族化合物半導体結晶を成長
させて発光デバイス10が設けられており、この発光デ
バイス10と電子集積回路は、Si基板1の場合と同様
に電極11で電気的に接続されている。さらに、電子集
積回路には、Si基板1の場合と同様に、電力または信
号を入力するための電極12が接続されており、この電
1ii12と前記電極11は、Si結晶層8表面、領域
9表面および発光デバイス10表面の絶縁膜13により
、接続部以外でSi結晶層8、電子集積回路および発光
デバイス10と絶縁されている。そして、このようにし
て電極11,12や発光デバイス10などを形成したS
i結晶層8の表面上は絶縁膜14で覆われている。なお
、15は基板1裏面の電極である。
半導体結晶を成長させて発光デバイス3が設けられてお
り、この発光デバイス3は前記電子集積回路と電極4に
より電気的に接続される。また、電子集積回路には、電
子デバイスを駆動するための電力供給または信号を入力
するための電極5が接続されており、この電極5と前記
電極4は、基板1表面、領域2表面および発光デバイス
3表面の絶縁膜6により、接続部以外で基板1、電子集
積回路および発光デバイス3と絶縁されている。このよ
うにして電極4.5や発光デバイス3などを形成した基
板1の表面上は絶縁膜7で覆われており、この絶縁膜7
上にはSi結晶層8が形成される。そして、このSi結
晶層8には、Si基板1と同様に、電子集積回路が形成
され(9はその電子集積回路が形成された領域である)
、かつ所定の場所上でI−V族化合物半導体結晶を成長
させて発光デバイス10が設けられており、この発光デ
バイス10と電子集積回路は、Si基板1の場合と同様
に電極11で電気的に接続されている。さらに、電子集
積回路には、Si基板1の場合と同様に、電力または信
号を入力するための電極12が接続されており、この電
1ii12と前記電極11は、Si結晶層8表面、領域
9表面および発光デバイス10表面の絶縁膜13により
、接続部以外でSi結晶層8、電子集積回路および発光
デバイス10と絶縁されている。そして、このようにし
て電極11,12や発光デバイス10などを形成したS
i結晶層8の表面上は絶縁膜14で覆われている。なお
、15は基板1裏面の電極である。
このような光電子集積回路装置は、Si基板1に対して
形成された電子集積回路と光デバイス3、その上のSi
結晶層8に対して形成された電子集積回路と光デバイス
10により、2層構造で3次元光電子集積回路装置を構
成する。Si結晶層8の形成、該結晶層8に対する電子
集積回路および光デバイス10の形成、表面の絶縁膜1
1の形成などをくり返せば、3層構造思上で3次元光電
子集積回路装置を構成することもできる。
形成された電子集積回路と光デバイス3、その上のSi
結晶層8に対して形成された電子集積回路と光デバイス
10により、2層構造で3次元光電子集積回路装置を構
成する。Si結晶層8の形成、該結晶層8に対する電子
集積回路および光デバイス10の形成、表面の絶縁膜1
1の形成などをくり返せば、3層構造思上で3次元光電
子集積回路装置を構成することもできる。
上記のような光電子集積回路装置は第2図(この発明の
製造方法の一実施例)に示すようにして製造される。
製造方法の一実施例)に示すようにして製造される。
まず第2図(alに示すように、N型Si基板1(P型
でもよい)に通常のSi電°子集積回路を製造するプロ
セスで電子集積回路を形成する。2は、その電子sW回
路が形成された領域である。
でもよい)に通常のSi電°子集積回路を製造するプロ
セスで電子集積回路を形成する。2は、その電子sW回
路が形成された領域である。
次に第2図(blに示すように、Si基板1の表面に絶
縁膜16を形成する。この時、絶縁膜16は、IN−V
族化合物半導体結晶を成長させる場所は除いて形成され
る。
縁膜16を形成する。この時、絶縁膜16は、IN−V
族化合物半導体結晶を成長させる場所は除いて形成され
る。
次に、その絶縁膜16が除去された部分でSi基板1上
に第2図(c)に示すようにIII−V族化合物半導体
結晶をMOCVD法やガスソースMBE法で成長させ、
発光デバイス3を形成する。この際、絶縁膜16上には
結晶は殆ど堆積しない。また、成長結晶は均一ではなく
、−例として発光デバイス3としてAjGaAs半導体
レーザを製作する場合は、Si基板1側からn−GaA
s、 n−AlGaAs。
に第2図(c)に示すようにIII−V族化合物半導体
結晶をMOCVD法やガスソースMBE法で成長させ、
発光デバイス3を形成する。この際、絶縁膜16上には
結晶は殆ど堆積しない。また、成長結晶は均一ではなく
、−例として発光デバイス3としてAjGaAs半導体
レーザを製作する場合は、Si基板1側からn−GaA
s、 n−AlGaAs。
GaAs (活性層) 、 p−AjGaAs 、 p
−GaAs層を順次成長させる。
−GaAs層を順次成長させる。
その後、絶縁膜16を除去した後、領域2を含むSi基
板1表面および発光デバイス3表面に第2図(d)に示
すように絶縁膜6を形成する。この時、。
板1表面および発光デバイス3表面に第2図(d)に示
すように絶縁膜6を形成する。この時、。
絶縁膜6は、発光デバイス3と電子集積回路を電気的に
接続する場所および電子回路に電力または信号を入力す
るため電子集積回路を外部回路と接続する場所はフォト
リソ技術により除去して形成される。
接続する場所および電子回路に電力または信号を入力す
るため電子集積回路を外部回路と接続する場所はフォト
リソ技術により除去して形成される。
次に、第2図(e)に示すように、発光デバイス3と電
子集積回路を接続する電極4、および電子集積回路に電
力または信号を入力するための電極5を形成する。
子集積回路を接続する電極4、および電子集積回路に電
力または信号を入力するための電極5を形成する。
その後、それらの電極4,5上を含むSi基板1の表面
上を覆うように第2図(f)に示すように絶縁膜7を形
成する。ここで、絶縁膜7の材質としては特に制限はな
いが、この膜の上にSi結晶を成長させた場合の熱膨張
係数の違いやストレスの問題などを考慮してSiO3を
使用することが好ましい。
上を覆うように第2図(f)に示すように絶縁膜7を形
成する。ここで、絶縁膜7の材質としては特に制限はな
いが、この膜の上にSi結晶を成長させた場合の熱膨張
係数の違いやストレスの問題などを考慮してSiO3を
使用することが好ましい。
次に、SOI技術(S山con on In5ulat
or技術)を利用して、第2図(glに示すように絶縁
膜7上にn型のSi結晶層8を形成する。この時、Si
結晶成長の種結晶として、下のSi基板1を使用するの
が一般的である。すなわち、図には示していないがSi
基板1とSi結晶層8が接触している場所が設けられて
おり、従って電気的にも接続されている。
or技術)を利用して、第2図(glに示すように絶縁
膜7上にn型のSi結晶層8を形成する。この時、Si
結晶成長の種結晶として、下のSi基板1を使用するの
が一般的である。すなわち、図には示していないがSi
基板1とSi結晶層8が接触している場所が設けられて
おり、従って電気的にも接続されている。
その後は、Si基板1の場合と同様に第2図[hlに示
すようにSi結晶層8に電子集積回路を形成しく9はそ
の電子集積回路が形成された領域である)、かつ■−■
族化合物半導体結晶を成長させて発光デバイス10を形
成する。さらに、第2図(i)に示すように、それらの
表面に接続部を除いて絶縁膜13を形成し、電極11.
12を形成し、表面を覆う絶縁膜14を形成する。最後
に、基板1裏面に電極15を形成する。
すようにSi結晶層8に電子集積回路を形成しく9はそ
の電子集積回路が形成された領域である)、かつ■−■
族化合物半導体結晶を成長させて発光デバイス10を形
成する。さらに、第2図(i)に示すように、それらの
表面に接続部を除いて絶縁膜13を形成し、電極11.
12を形成し、表面を覆う絶縁膜14を形成する。最後
に、基板1裏面に電極15を形成する。
なお、Si結晶層8の形成、該Si結晶層8に対する電
子集積回路および発光デバイス10の形成、電極11.
12の形成、絶縁膜13.14の形成をくり返して、3
層以上の3次元光電子集積回路装置を形成することもで
きる。
子集積回路および発光デバイス10の形成、電極11.
12の形成、絶縁膜13.14の形成をくり返して、3
層以上の3次元光電子集積回路装置を形成することもで
きる。
(発明の効果)
以上詳述したように、この発明によれば、Si基板を使
用し、このSi基板に電子集積回路を形成し、かっI−
V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形成し
、それらの上を絶縁膜で覆った上で、その上にSi結晶
層を形成し、このSi結晶層に対して同様に電子集積回
路と光デバイスを形成し、表面を絶縁膜で覆い、必要に
よすSi結晶層の形成と該層に対する電子集積回路およ
び光デバイスの形成ならびに表面絶縁膜の形成をくり返
すようにしたので、電子集積回路と光デバイスを3次元
的に集積した構造の高い集積度の3次元光電子集積回路
装置を実現することができる。
用し、このSi基板に電子集積回路を形成し、かっI−
V族化合物半導体結晶を成長させて光デバイスを形成し
、それらの上を絶縁膜で覆った上で、その上にSi結晶
層を形成し、このSi結晶層に対して同様に電子集積回
路と光デバイスを形成し、表面を絶縁膜で覆い、必要に
よすSi結晶層の形成と該層に対する電子集積回路およ
び光デバイスの形成ならびに表面絶縁膜の形成をくり返
すようにしたので、電子集積回路と光デバイスを3次元
的に集積した構造の高い集積度の3次元光電子集積回路
装置を実現することができる。
この3次元光電子集積回路装置は、大量の情報を伝送ま
たは処理する場合の一手法として最近注目されている。
たは処理する場合の一手法として最近注目されている。
ただし多数の発光素子や受光素子を必要とする(例えば
10 G b i t/sの情報である場合、単一素子
の能力が100 M bit/sであれば100個の素
子が必要となる)並列伝送・並列処理技術に使用して、
当該技術を飛躍的に発展させることができる。
10 G b i t/sの情報である場合、単一素子
の能力が100 M bit/sであれば100個の素
子が必要となる)並列伝送・並列処理技術に使用して、
当該技術を飛躍的に発展させることができる。
第1図はこの発明の光電子集積回路装置の一実施例を示
す構造断面図、第2図はこの発明の光電子集積回路装置
の製造方法の一実施例を示す工程断面図である。 1・・・Si基板、2・・・電子集積回路形成領域、3
・・・発光デバイス、4・・・電極、7・・・絶縁膜、
8・・・Si結晶層、9・・・電子集積回路形成領域、
10・・・発光デバイス、11・・・電極、14・・・
絶縁膜。 特 許 出 願人 光技術研究開発株式会社、−1、
″ 代理人 弁理士 菊 池 弘。 本発明に係る製造方法 第2図
す構造断面図、第2図はこの発明の光電子集積回路装置
の製造方法の一実施例を示す工程断面図である。 1・・・Si基板、2・・・電子集積回路形成領域、3
・・・発光デバイス、4・・・電極、7・・・絶縁膜、
8・・・Si結晶層、9・・・電子集積回路形成領域、
10・・・発光デバイス、11・・・電極、14・・・
絶縁膜。 特 許 出 願人 光技術研究開発株式会社、−1、
″ 代理人 弁理士 菊 池 弘。 本発明に係る製造方法 第2図
Claims (2)
- (1)(a)Si基板と、 (b)このSi基板に形成された電子集積回路と、(c
)同上Si基板の所定の場所上にIII−V族化合物半導
体結晶を成長させて形成された、前記電子集積回路と電
気的に接続される光デバイスと、(d)この光デバイス
と前記電子集積回路を形成した前記Si基板上の表面を
覆う絶縁膜と、(e)この絶縁膜上に形成されたSi結
晶層と、(f)このSi結晶層に形成された電子集積回
路と、 (g)同上Si結晶層の所定の場所上にIII−V族化合
物半導体結晶を成長させて形成された、前記電子集積回
路と電気的に接続される光デバイスと、(h)この光デ
バイスと前記電子集積回路を形成した前記Si結晶層上
の表面を覆う絶縁膜とを具備し、 (i)Si結晶層、該結晶層に形成される電子集積回路
、同結晶層上に形成される光デバイス、同結晶層上を覆
う絶縁膜は必要によりくり返し設けられる光電子集積回
路装置。 - (2)(a)Si基板に電子集積回路を形成した後、同
Si基板の所定の場所上にIII−V族化合物半導体結晶
を成長させて光デバイスを形成し、この光デバイスと前
記電子集積回路を電気的に接続した後、基板上の表面を
絶縁膜で覆う工程と、 (b)その絶縁膜上にSi結晶層を成長させる工程と、 (c)そのSi結晶層に電子集積回路を形成し、かつ同
Si結晶層の所定の場所上にIII−V族化合物半導体結
晶を成長させて光デバイスを形成し、この光デバイスと
前記電子集積回路を電気的に接続した後、Si結晶層上
の表面を絶縁膜で覆う工程とを具備し、 (d)Si結晶層の成長工程、該結晶層に対する電子集
積回路の形成、同結晶層上に対する光デバイスの形成、
同結晶層上を絶縁膜で覆う工程は必要によりくり返えさ
れる光電子集積回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12663689A JPH02306680A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 光電子集積回路装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12663689A JPH02306680A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 光電子集積回路装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02306680A true JPH02306680A (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=14940102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12663689A Pending JPH02306680A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 光電子集積回路装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02306680A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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