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

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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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JP
Japan
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integrated circuit
substrate
crystal layer
insulating film
electronic integrated
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JP12663689A
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English (en)
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Nozomi Watanabe
望 渡邊
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
Akihiro Hashimoto
明弘 橋本
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Optoelectronics Technology Research Laboratory
Original Assignee
Optoelectronics Technology Research Laboratory
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/021Silicon based substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0261Non-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。

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。
(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。
(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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
GaAs (活性層) 、 p−AjGaAs 、 p
−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、。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP12663689A 1989-05-22 1989-05-22 光電子集積回路装置およびその製造方法 Pending JPH02306680A (ja)

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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2335792A (en) * 1998-03-26 1999-09-29 Murata Manufacturing Co Opto-electronic integrated circuit
WO2001059814A2 (en) * 2000-02-10 2001-08-16 Motorola, Inc. Semiconductor structure
WO2002013342A2 (en) * 2000-08-04 2002-02-14 Amberwave Systems Corporation Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic oeic
US6410941B1 (en) 2000-06-30 2002-06-25 Motorola, Inc. Reconfigurable systems using hybrid integrated circuits with optical ports
US6427066B1 (en) 2000-06-30 2002-07-30 Motorola, Inc. Apparatus and method for effecting communications among a plurality of remote stations
US6462360B1 (en) 2001-08-06 2002-10-08 Motorola, Inc. Integrated gallium arsenide communications systems
US6477285B1 (en) 2000-06-30 2002-11-05 Motorola, Inc. Integrated circuits with optical signal propagation
US6501973B1 (en) 2000-06-30 2002-12-31 Motorola, Inc. Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject
US6555946B1 (en) 2000-07-24 2003-04-29 Motorola, Inc. Acoustic wave device and process for forming the same
US6563118B2 (en) 2000-12-08 2003-05-13 Motorola, Inc. Pyroelectric device on a monocrystalline semiconductor substrate and process for fabricating same
US6589856B2 (en) 2001-08-06 2003-07-08 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices
JP2012043946A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Toyohashi Univ Of Technology 光電子半導体装置及びその製造方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2335792B (en) * 1998-03-26 2000-05-31 Murata Manufacturing Co Opto-electronic integrated circuit
GB2335792A (en) * 1998-03-26 1999-09-29 Murata Manufacturing Co Opto-electronic integrated circuit
WO2001059814A3 (en) * 2000-02-10 2002-04-18 Motorola Inc Semiconductor structure
WO2001059814A2 (en) * 2000-02-10 2001-08-16 Motorola, Inc. Semiconductor structure
US6477285B1 (en) 2000-06-30 2002-11-05 Motorola, Inc. Integrated circuits with optical signal propagation
US6501973B1 (en) 2000-06-30 2002-12-31 Motorola, Inc. Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject
US6427066B1 (en) 2000-06-30 2002-07-30 Motorola, Inc. Apparatus and method for effecting communications among a plurality of remote stations
US6410941B1 (en) 2000-06-30 2002-06-25 Motorola, Inc. Reconfigurable systems using hybrid integrated circuits with optical ports
US6555946B1 (en) 2000-07-24 2003-04-29 Motorola, Inc. Acoustic wave device and process for forming the same
US6645829B2 (en) 2000-08-04 2003-11-11 Amberwave Systems Corporation Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic OEIC
WO2002013342A2 (en) * 2000-08-04 2002-02-14 Amberwave Systems Corporation Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic oeic
WO2002013342A3 (en) * 2000-08-04 2003-08-07 Amberwave Systems Corp Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic oeic
US6677655B2 (en) 2000-08-04 2004-01-13 Amberwave Systems Corporation Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic OEIC
US6680495B2 (en) 2000-08-04 2004-01-20 Amberwave Systems Corporation Silicon wafer with embedded optoelectronic material for monolithic OEIC
US6563118B2 (en) 2000-12-08 2003-05-13 Motorola, Inc. Pyroelectric device on a monocrystalline semiconductor substrate and process for fabricating same
US6589856B2 (en) 2001-08-06 2003-07-08 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices
US6462360B1 (en) 2001-08-06 2002-10-08 Motorola, Inc. Integrated gallium arsenide communications systems
JP2012043946A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Toyohashi Univ Of Technology 光電子半導体装置及びその製造方法

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