JPH06151810A - Photoelectric-semiconductor integrated circuit, semiconductor device and their manufacture - Google Patents
Photoelectric-semiconductor integrated circuit, semiconductor device and their manufactureInfo
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- JPH06151810A JPH06151810A JP29505192A JP29505192A JPH06151810A JP H06151810 A JPH06151810 A JP H06151810A JP 29505192 A JP29505192 A JP 29505192A JP 29505192 A JP29505192 A JP 29505192A JP H06151810 A JPH06151810 A JP H06151810A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光電−半導体集積装置,
半導体装置及びそれらの製造方法に関し、更に詳しく言
えば、レーザダイオードとトランジスタとが同一の化合
物半導体基板に集積化された光電−半導体集積装置,半
導体装置及びそれらの製造方法に関する。The present invention relates to a photoelectric-semiconductor integrated device,
More particularly, the present invention relates to a photoelectric-semiconductor integrated device in which a laser diode and a transistor are integrated on the same compound semiconductor substrate, a semiconductor device, and manufacturing methods thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、可視光半導体レーザは、コンパク
トディスクのみならず、POS,光ディスク装置,レー
ザプリンタ等への応用が期待されている。2. Description of the Related Art In recent years, visible light semiconductor lasers are expected to be applied not only to compact discs but also to POS, optical disc devices, laser printers and the like.
【0003】このような応用装置に半導体レーザを用い
るにあたり、半導体レーザの低価格化,高性能化が要求
されている。この対策として、 一回の結晶成長で半導体レーザを製造し、半導体レー
ザそのものの価格を下げる、ことが考えられ、更に、進
んだ対策として 半導体レーザと能動回路とを同一の化合物半導体基板
に集積化すること、等が考えられる。When using a semiconductor laser in such an application device, it is required to reduce the cost and improve the performance of the semiconductor laser. As a countermeasure, it is conceivable to manufacture a semiconductor laser by one crystal growth and reduce the price of the semiconductor laser itself, and as a further countermeasure, integrate the semiconductor laser and the active circuit on the same compound semiconductor substrate. What to do, etc. are possible.
【0004】上記、第一の対策については、導電型を決
めるドーパントの化合物半導体基板への取り込まれ率の
面方位依存性を利用する技術がある。図5は、このよう
な技術を利用する半導体レーザの製造方法について説明
する断面図である。As the first countermeasure, there is a technique that utilizes the plane orientation dependence of the rate of incorporation of a dopant that determines the conductivity type into the compound semiconductor substrate. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor laser using such a technique.
【0005】まず、(111)A面へのオフ角が6度と
なっている平面を有するp型のGaAs基板(以下、p
−GaAs基板と称する。)上に、(011)方向に延
びる帯状のレジストマスクを形成する。First, a p-type GaAs substrate (hereinafter referred to as "p") having a plane having an off angle of 6 degrees with respect to the (111) A plane.
-It is called a GaAs substrate. ), A strip-shaped resist mask extending in the (011) direction is formed.
【0006】次いで、レジストマスクに基づいて弗酸+
過酸化水素溶液によりp−GaAs基板をエッチングす
る。これにより、レジストマスクの片側端部に沿って
(311)A面を有する斜面が形成され、更に、斜面の
終端部に沿ってレジストマスクに被覆された面から斜面
の高さだけ低いところに、レジストマスクに被覆された
面にほぼ平行で、(111)A面へのオフ角が約20度
となっている平面が形成される。なお、レジストマスク
のもう一方の片側端部にも別の斜面と平面が形成される
が、図示しない。Next, based on the resist mask, hydrofluoric acid +
The p-GaAs substrate is etched with a hydrogen peroxide solution. As a result, a slope having the (311) A plane is formed along one side end of the resist mask, and further along the terminal end of the slope, at a position lower than the surface covered with the resist mask by the height of the slope, A plane is formed which is substantially parallel to the surface covered with the resist mask and has an off-angle of about 20 degrees with respect to the (111) A plane. Although another slope and a flat surface are formed at the other end of the resist mask, it is not shown.
【0007】次に、p型不純物である亜鉛(以下、Zn
と称する。)をドープしながらGaAsを成長し、p−
GaAsバッファ層を形成する。次いで、Znをドープ
しながらGaInPを成長し、p−GaInPバッファ
層を形成する。Next, zinc which is a p-type impurity (hereinafter referred to as Zn
Called. ) Is grown while GaAs is doped, and p−
A GaAs buffer layer is formed. Then, GaInP is grown while doping with Zn to form a p-GaInP buffer layer.
【0008】次に、n型不純物であるセレン(以下、S
eと称する。)とp型不純物であるZnをドープしなが
らAlGaInPを成長する。このとき、ドーパントの
取り込まれ率の面方位依存性により斜面の部分にはZn
が多く取り込まれ、かつ平面の部分にはSeが多く取り
込まれるので、斜面部はp型になり、平面部はn型にな
る。これにより、斜面部には電流チャネル層の一部とな
るp−AlGaInP層が形成されるとともに、斜面部
を挟んで両側の平面部にはn−AlGaInPクラッド
層/電流ブロック層が形成される。Next, selenium (hereinafter, S
e. ) And Zn, which is a p-type impurity, are doped to grow AlGaInP. At this time, due to the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant, Zn is formed in the slope portion.
Is taken in, and Se is taken in a lot in the plane, so that the slope becomes p-type and the plane becomes n-type. As a result, the p-AlGaInP layer which is a part of the current channel layer is formed on the slope portion, and the n-AlGaInP clad layer / current block layer is formed on the flat portions on both sides of the slope portion.
【0009】次いで、ZnをドープしながらAlGaI
nPを成長し、p−AlGaInPクラッド層5を形成
する。なお、斜面部のp−AlGaInP層は電流チャ
ネル層の一部となる。Then, while doping with Zn, AlGaI
Then, nP is grown to form the p-AlGaInP cladding layer 5. The p-AlGaInP layer on the sloped surface becomes a part of the current channel layer.
【0010】次に、n型不純物であるSeとp型不純物
であるZnをドープしながらAlGaInPを成長す
る。このとき、ドーパントの取り込まれ率の面方位依存
性により斜面の部分にはZnが多く取り込まれ、かつ平
面の部分にはSeが多く取り込まれるので、斜面部はp
型になり、平面部はn型になる。これにより、斜面部に
は電流チャネル層の一部となるp−AlGaInP層が
形成されるとともに、斜面部を挟んで両側の平面部には
n−AlGaInPクラッド層/電流ブロック層6が形
成される。Next, AlGaInP is grown while doping Se which is an n-type impurity and Zn which is a p-type impurity. At this time, a large amount of Zn is taken into the slope portion and a large amount of Se is taken into the flat surface portion due to the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant.
It becomes a mold, and the plane part becomes n-type. As a result, the p-AlGaInP layer which is a part of the current channel layer is formed on the slope portion, and the n-AlGaInP cladding layer / current block layer 6 is formed on the flat portions on both sides of the slope portion. .
【0011】次いで、ドーパントなしでGaInPを成
長し、斜面部にGaInP活性層7を形成する。次に、
SiをドープしながらAlGaInPを成長する。この
とき、Siには取り込まれ率の面方位依存性がないの
で、斜面部のAlGaInP層にも平面部のAlGaI
nP層にもともに同程度の濃度のSiが含有され、n−
AlGaInPクラッド層8が形成される。Then, GaInP is grown without a dopant to form a GaInP active layer 7 on the slope. next,
AlGaInP is grown while doping Si. At this time, since Si has no dependence on the plane orientation of the incorporation rate, the AlGaInP layer on the sloped surface also has a flat surface AlGaI.
Both nP layers also contain Si of similar concentration, and n-
The AlGaInP clad layer 8 is formed.
【0012】次いで、SiをドープしながらGaInP
を成長し、n−GaInPバッファ層9を形成する。次
に、SiをドープしながらGaAsを成長し、n−Ga
Asコンタクト層10を形成する。Then, while doping Si, GaInP
Are grown to form an n-GaInP buffer layer 9. Next, GaAs is grown while doping Si, and n-Ga
The As contact layer 10 is formed.
【0013】次いで、n−GaAsコンタクト層10上
にAuGe/Au膜からなるn−電極を形成する。続い
て、p−GaAs基板1表面にAuZn/Au膜からな
るp−電極を形成すると、半導体レーザが完成する。Next, an n-electrode made of AuGe / Au film is formed on the n-GaAs contact layer 10. Then, a p-electrode made of an AuZn / Au film is formed on the surface of the p-GaAs substrate 1 to complete the semiconductor laser.
【0014】以上のように、ドーパントの化合物半導体
基板への取り込まれ率の面方位依存性を利用する技術に
より、一回の結晶成長で半導体レーザを作成することが
できる。As described above, a semiconductor laser can be produced by a single crystal growth by the technique utilizing the plane orientation dependence of the rate of incorporation of the dopant into the compound semiconductor substrate.
【0015】次に、第2の対策について説明する。図6
(a)は従来例に係る、FET及び半導体レーザが1チ
ップに集積化された光電気集積回路装置の断面図であ
る。21はSi−InPからなる化合物半導体基板、2
2は化合物半導体基板21上に形成された、FETのチ
ャネル層,ソース層及びドレイン層となる化合物半導体
層、23a,23bは化合物半導体層22上に形成された、
コンタクト層24aとソース層との接続及びコンタクト層
24bとドレイン層との接続に用いられる化合物半導体か
らなる接続層、24a,24bは接続層23a,23b上のコン
タクト層、31は接続層23a,23b及びコンタクト層24
a,24bを形成するための化合物半導体層をエッチング
することにより表出したチャネル層上に形成されたゲー
ト電極で、リフトオフ法により形成され、チャネル層と
ゲート電極との接続部はショットキ接合となっている。
32はコンタクト層24aと接続されたソース電極、33
はコンタクト層24bと接続されたドレイン電極である。Next, the second measure will be described. Figure 6
(A) is a sectional view of an optoelectronic integrated circuit device in which an FET and a semiconductor laser are integrated on one chip according to a conventional example. 21 is a compound semiconductor substrate made of Si-InP, 2
2 is a compound semiconductor layer formed on the compound semiconductor substrate 21 to be a channel layer, a source layer and a drain layer of the FET, and 23a and 23b are formed on the compound semiconductor layer 22.
Connection between contact layer 24a and source layer and contact layer
Connection layers made of a compound semiconductor used for connecting 24b and the drain layer, 24a and 24b are contact layers on the connection layers 23a and 23b, and 31 is the connection layers 23a and 23b and the contact layer 24.
The gate electrode formed on the channel layer exposed by etching the compound semiconductor layer for forming a and 24b is formed by the lift-off method, and the connection portion between the channel layer and the gate electrode is a Schottky junction. ing.
32 is a source electrode connected to the contact layer 24a, 33
Is a drain electrode connected to the contact layer 24b.
【0016】また、25はドレイン側のコンタクト層24
b上に形成された活性層、26は活性層25を被覆する
化合物半導体層、27は活性層25の両側の化合物半導
体層26がアンダカットされた部分に成長された高抵抗
層で、化合物半導体層26に流れる電流を活性層25に
集中させるためにある。28は化合物半導体層26を被
覆するシリコン酸化膜で、化合物半導体層26上に開口
部が形成され、電極29が接続されている。30は電極
29と接続する配線である。なお、上記の光電気集積回
路装置の等価回路を図6(b)に示す。Further, 25 is a contact layer 24 on the drain side.
b is an active layer formed on b, 26 is a compound semiconductor layer covering the active layer 25, 27 is a high resistance layer grown on the undercut portions of the compound semiconductor layers 26 on both sides of the active layer 25, This is to concentrate the current flowing in the layer 26 in the active layer 25. Reference numeral 28 is a silicon oxide film that covers the compound semiconductor layer 26, and an opening is formed on the compound semiconductor layer 26, and an electrode 29 is connected thereto. Reference numeral 30 is a wiring connected to the electrode 29. An equivalent circuit of the optoelectronic integrated circuit device is shown in FIG. 6 (b).
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のよう
に、半導体レーザ単体だと一回の結晶成長で、かつ、単
純なプロセスで安価にレーザ素子が製造することができ
るが、半導体レーザと制御トランジスタとを1チップに
集積化した光電気集積回路装置の製造の場合は、ゲート
電極31を化合物半導体層22に接続するために、接続
層23a,23b及びコンタクト層24a,24bを形成するた
めの化合物半導体層をエッチングする必要があり、更
に、半導体レーザ側の化合物半導体層26を形成するた
め化合物半導体層をパターニングする必要がある。However, as described above, when a semiconductor laser alone is used, a laser device can be manufactured inexpensively by a single crystal growth and a simple process. In the case of manufacturing an optoelectronic integrated circuit device in which a transistor and a transistor are integrated on one chip, in order to connect the gate electrode 31 to the compound semiconductor layer 22, the connection layers 23a and 23b and the contact layers 24a and 24b are formed. It is necessary to etch the compound semiconductor layer, and further it is necessary to pattern the compound semiconductor layer to form the compound semiconductor layer 26 on the semiconductor laser side.
【0018】このため、化合物半導体層の成長の工程が
2回必要になり、かつ、複雑な電極プロセスが必要とな
る。従って、工程が複雑になり、安価に製造できないと
いう問題がある。Therefore, the step of growing the compound semiconductor layer is required twice and a complicated electrode process is required. Therefore, there is a problem that the process becomes complicated and cannot be manufactured at low cost.
【0019】本発明はかかる従来例の問題点に鑑み創作
されたものであり、一回の結晶成長で、かつ、単純なプ
ロセスで、安価に製造することができる光電気集積回路
装置及びその製造方法の提供を目的とする。The present invention was created in view of the problems of the conventional example, and an optoelectronic integrated circuit device which can be manufactured at a low cost by a single crystal growth and a simple process, and its manufacture. The purpose is to provide a method.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、
(100)面又は(100)面付近の面からなる第1の
面と、(311)A面又は(311)A面付近の面から
なる第2の面とを有する一導電型の化合物半導体基板
と、前記第2の面上方に形成され、少なくとも活性層及
び該活性層上の反対導電型のクラッド層とを有する半導
体レーザと、前記第2の面上方から第1の面上方に延在
するコレクタ層としての前記反対導電型のクラッド層
と、前記第1の面上方及び第2の面上方のクラッド層の
上に形成された一導電型のベース層と、該第1の面上方
のベース層の上に形成された反対導電型のエミッタ層
と、前記第2の面上方のベース層の上に形成された一導
電型のベース引出し層とを有するバイポーラトランジス
タとを有する光電−半導体集積装置によって達成され、
第2に、(100)面又は(100)面付近の面からな
る第1の面と、(311)A面又は(311)A面付近
の面からなる第2の面とを有する一導電型の化合物半導
体基板と、前記第1の面上方から前記第2の面上方に延
在するコレクタ層としての前記反対導電型のクラッド層
と、前記第1の面上方及び第2の面上方のクラッド層の
上に形成された一導電型のベース層と、該第1の面上方
のベース層の上に形成された反対導電型のエミッタ層
と、前記第2の面上方のベース層の上に形成された一導
電型のベース引出し層とを有するバイポーラトランジス
タとを有する半導体装置によって達成され、第3に、
(100)面又は(100)面付近の面からなる第1の
面と、(311)A面又は(311)A面付近の面から
なる第2の面とを有する一導電型の化合物半導体基板上
に複数の化合物半導体層が積層されて、前記第2の面上
方に少なくとも電流チャネル層と該電流チャネル層上の
半導体レーザの活性層とが形成され、前記第1の面上方
に、前記電流チャネル層の側方で該電流チャネル層と接
する電流ブロック層と、該電流ブロック層上の前記活性
層の側方で該活性層と接するアンドープの化合物半導体
層とが少なくとも形成された状態で、反対導電型不純物
をドープしながら第1の化合物半導体を成長し、前記活
性層上及び前記化合物半導体層上に反対導電型の第1の
クラッド層/コレクタ層を形成する工程と、一導電型不
純物をドープしながら第2の化合物半導体を成長し、前
記第1のクラッド層/コレクタ層上に一導電型の第2の
クラッド層/ベース層を形成する工程と、反対導電型不
純物及び一導電型不純物をドープしながら第3の化合物
半導体を成長し、前記第2の面部の第2のクラッド層/
ベース層上に一導電型の第1のベース引出し層を形成す
るとともに、前記第1の面部の第2のクラッド層/ベー
ス層上に反対導電型の第3のクラッド層/エミッタ層を
形成する工程とを有する光電−半導体集積装置の製造方
法によって達成され、第4に、第3の発明に記載の第2
の面部の第2のクラッド層/ベース層上の第1のベース
引出し層、及び前記第1の面部の第2のクラッド層/ベ
ース層上の第3のクラッド層/エミッタ層を形成する工
程の後、反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープ
しながら第4の化合物半導体を成長し、前記第2の面部
の第1のベース引出し層上に一導電型の第2のベース引
出し層を形成するとともに、前記第1の面部の第3のク
ラッド層/エミッタ層上に反対導電型のエミッタ引出し
層を形成する工程と、反対導電型不純物及び一導電型不
純物をドープしながら第5の化合物半導体を成長し、前
記第1の面部の第2のベース引出し層上に一導電型のベ
ースコンタクト層を形成するとともに、前記第1の面部
のエミッタ引出し層上に反対導電型のエミッタコンタク
ト層を形成する工程と、前記エミッタコンタクト層上に
第1の電極を形成するとともに、前記ベースコンタクト
層上に第2の電極を形成する工程と、前記エミッタコン
タクト層と前記ベースコンタクト層との境界部、及び前
記エミッタ引出し層と前記ベース引出し層との境界部を
エッチング・除去し、更に、前記第6のクラッド層/エ
ミッタ層と前記ベース引出し層との境界部を途中までエ
ッチングする工程とを有する光電−半導体集積装置の製
造方法によって達成され、第5に、(100)面又は
(100)面付近の面からなる第1の面と、(311)
A面又は(311)A面付近の面からなる第2の面とを
有する一導電型の化合物半導体基板上に複数の化合物半
導体層が積層されて、前記第2の面上方に少なくとも電
流チャネル層が形成され、前記第1の面上方であって前
記電流チャネル層の側方で該電流チャネル層と接する電
流ブロック層が少なくとも形成された状態で、反対導電
型不純物をドープしながら第1の化合物半導体を成長
し、前記電流チャネル層及び電流ブロック層上に反対導
電型の第1のクラッド層/コレクタ層を形成する工程
と、一導電型不純物をドープしながら第2の化合物半導
体を成長し、前記第1のクラッド層/コレクタ層上に一
導電型の第2のクラッド層/ベース層を形成する工程
と、反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープしな
がら第3の化合物半導体を成長し、前記第2の面部の第
2のクラッド層/ベース層上に一導電型の第1のベース
引出し層を形成するとともに、前記第1の面部の第2の
クラッド層/ベース層上に反対導電型の第3のクラッド
層/エミッタ層を形成する工程とを有する半導体装置の
製造方法によって達成される。The above-mentioned problems are as follows.
One conductivity type compound semiconductor substrate having a first surface composed of a (100) surface or a surface near the (100) surface and a second surface composed of a (311) A surface or a surface near the (311) A surface And a semiconductor laser formed above the second surface and having at least an active layer and a clad layer of opposite conductivity type on the active layer, and extending from above the second surface to above the first surface. A clad layer of opposite conductivity type as a collector layer, a base layer of one conductivity type formed on the clad layers above the first surface and above the second surface, and a base above the first surface Opto-semiconductor integrated device having a bipolar transistor having an emitter layer of opposite conductivity type formed on a layer and a base extraction layer of one conductivity type formed on a base layer above the second surface. Achieved by
Secondly, one conductivity type having a first surface composed of a (100) surface or a surface near the (100) surface and a second surface composed of a surface near the (311) A surface or a (311) A surface A compound semiconductor substrate, a cladding layer of the opposite conductivity type as a collector layer extending from above the first surface to above the second surface, and a cladding above the first surface and above the second surface. A base layer of one conductivity type formed on the layer, an emitter layer of opposite conductivity type formed on the base layer above the first surface, and a base layer above the second surface. And a bipolar transistor having a base conduction layer of one conductivity type formed, and thirdly,
One conductivity type compound semiconductor substrate having a first surface composed of a (100) surface or a surface near the (100) surface and a second surface composed of a (311) A surface or a surface near the (311) A surface A plurality of compound semiconductor layers are laminated thereon, at least a current channel layer and an active layer of a semiconductor laser on the current channel layer are formed above the second surface, and the current layer is formed above the first surface. The current block layer is in contact with the current channel layer on the side of the channel layer, and the undoped compound semiconductor layer is in contact with the active layer on the side of the active layer on the current block layer. Growing a first compound semiconductor while doping a conductivity type impurity, and forming a first cladding layer / collector layer of opposite conductivity type on the active layer and the compound semiconductor layer; Don't dope And growing a second compound semiconductor to form a second clad layer / base layer of one conductivity type on the first clad layer / collector layer, and doping impurities of opposite conductivity type and one conductivity type impurity. While growing a third compound semiconductor, the second clad layer /
A first base extraction layer of one conductivity type is formed on the base layer, and a third clad layer / emitter layer of opposite conductivity type is formed on the second cladding layer / base layer of the first surface portion. And a second method according to the third aspect of the invention.
Forming a first base extraction layer on the second clad layer / base layer of the first surface part and a third clad layer / emitter layer on the second clad layer / base layer of the first surface part. Then, a fourth compound semiconductor is grown while doping an impurity of opposite conductivity type and an impurity of one conductivity type to form a second base extraction layer of one conductivity type on the first base extraction layer of the second surface portion. And a step of forming an emitter extraction layer of opposite conductivity type on the third cladding layer / emitter layer of the first surface portion, and a fifth compound semiconductor while doping impurities of opposite conductivity type and impurities of one conductivity type. To form a base contact layer of one conductivity type on the second base extraction layer of the first surface portion and an emitter contact layer of opposite conductivity type on the emitter extraction layer of the first surface portion. Work A step of forming a first electrode on the emitter contact layer and a second electrode on the base contact layer, a boundary portion between the emitter contact layer and the base contact layer, and the emitter Photoelectric-semiconductor integrated device including a step of etching / removing a boundary portion between the extraction layer and the base extraction layer, and further etching a boundary portion between the sixth cladding layer / emitter layer and the base extraction layer halfway A fifth aspect of the present invention is achieved by a method of manufacturing a device, and fifthly, a first surface composed of a (100) plane or a plane near the (100) plane, and (311)
A plurality of compound semiconductor layers are laminated on a compound semiconductor substrate of one conductivity type having an A surface or a second surface composed of a surface near the (311) A surface, and at least a current channel layer is provided above the second surface. And at least a current blocking layer in contact with the current channel layer is formed above the first surface and lateral to the current channel layer, the first compound being doped with an impurity of opposite conductivity type. Growing a semiconductor and forming a first cladding layer / collector layer of opposite conductivity type on the current channel layer and the current block layer; and growing a second compound semiconductor while doping an impurity of one conductivity type, A step of forming a second clad layer / base layer of one conductivity type on the first clad layer / collector layer, and a third compound semiconductor while doping impurities of opposite conductivity type and impurities of one conductivity type Is grown to form a first base extraction layer of one conductivity type on the second cladding layer / base layer of the second surface portion, and on the second cladding layer / base layer of the first surface portion. And a step of forming a third cladding layer / emitter layer of opposite conductivity type.
【0021】[0021]
【作 用】本発明の光電−半導体集積装置及びその製造
方法によれば、ドーパントの化合物半導体基板への取り
込まれ率の面方位依存性を利用する技術により、1層の
化合物半導体層に異なる導電型領域を同時に形成するこ
とができるので、適宜ソースを切り換えることにより、
一回の結晶成長で、異なる導電型領域が1層中に混在す
る複数の化合物半導体層を積層し、半導体レーザ及び制
御用バイポーラトランジスタが集積化された光電−半導
体集積装置を作成することができる。According to the photoelectric-semiconductor integrated device and the method of manufacturing the same of the present invention, different conductivity can be obtained in one compound semiconductor layer by the technique utilizing the plane orientation dependence of the rate of incorporation of the dopant into the compound semiconductor substrate. Since the mold region can be formed at the same time, by switching the source appropriately,
With a single crystal growth, a plurality of compound semiconductor layers in which different conductivity type regions coexist in one layer are laminated to form a photoelectric-semiconductor integrated device in which a semiconductor laser and a control bipolar transistor are integrated. .
【0022】更に、斜面部にベース引出し層を形成し、
斜面部に隣接する平面部にエミッタ層を形成しているの
で、ベース層を移動するキャリアの走行距離を小さくす
ることができる。これにより、光電−半導体集積装置の
高速動作が可能となる。Further, a base extraction layer is formed on the slope,
Since the emitter layer is formed on the flat surface portion adjacent to the inclined surface portion, the traveling distance of the carriers moving in the base layer can be reduced. This enables high-speed operation of the photoelectric-semiconductor integrated device.
【0023】なお、電流チャネル層を挟んで両側に、一
導電型層と該一導電型層を挟む反対導電型層とからなる
電流ブロック層を形成することにより、対向するpn接
合により電流ブロック層に流れる電流を制限して電流チ
ャネル層に駆動電流を集中させることができ、半導体レ
ーザを駆動するために駆動電流を有効に用いることがで
きる。また、半導体レーザと接続して並列の2つのバイ
ポーラトランジスタを作成することより、化合物半導体
基板面を有効に利用することができる。更に、エミッタ
層のバンドギャップをベース層のバンドギャップよりも
大きく、例えばエミッタ層及びコレクタ層としてAlx Ga
1-x Asを用い、ベース層としてGaAsを用いて、バイ
ポーラトランジスタの構造をHBT(ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ)の構造となるようにすることによ
り、電流増幅率を上げることができるので、小電流でも
半導体レーザを駆動することができる。By forming a current blocking layer composed of a layer of one conductivity type and a layer of opposite conductivity type sandwiching the layer of one conductivity type on both sides of the current channel layer, the current blocking layer is formed by facing pn junctions. It is possible to limit the current flowing through the device to concentrate the drive current in the current channel layer, and the drive current can be effectively used to drive the semiconductor laser. Further, the compound semiconductor substrate surface can be effectively used by connecting the semiconductor laser and forming two parallel bipolar transistors. Further, the bandgap of the emitter layer is larger than that of the base layer, for example, Al x Ga as the emitter layer and the collector layer.
The current amplification factor can be increased by using 1-x As and using GaAs as the base layer so that the structure of the bipolar transistor becomes an HBT (heterojunction bipolar transistor) structure. A semiconductor laser can be driven.
【0024】また、本発明の半導体装置及びその製造方
法によれば、ドーパントの化合物半導体基板への取り込
まれ率の面方位依存性を利用する技術により、1層の化
合物半導体層に異なる導電型領域を同時に形成すること
ができるので、適宜ソースを切り換えることにより、一
回の結晶成長で、異なる導電型領域が1層中に混在する
複数の化合物半導体層を積層して、反対導電型の第1の
クラッド層/コレクタ層上であって、第2の面部の一導
電型の第2のクラッド層/ベース層の上に一導電型の第
1のベース引出し層を形成するとともに、第1の面部の
一導電型の第2のクラッド層/ベース層上に反対導電型
の第3のクラッド層/エミッタ層を形成し、バイポーラ
トランジスタを作成することができる。Further, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, different conductivity type regions are formed in one compound semiconductor layer by the technique utilizing the plane orientation dependency of the rate of incorporation of the dopant into the compound semiconductor substrate. Since it is possible to simultaneously form a plurality of compound semiconductor layers in which different conductivity type regions are mixed in one layer by one-time crystal growth, the first conductivity type having the opposite conductivity type can be simultaneously formed. A first conductivity type first base extraction layer is formed on the second conductivity type second clad layer / base layer on the second surface part clad layer / collector layer of A bipolar transistor can be prepared by forming a third cladding layer / emitter layer of the opposite conductivity type on the second cladding layer / base layer of the one conductivity type.
【0025】[0025]
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の実施例の光電気集
積回路装置の製造方法について説明する断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an optoelectronic integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
【0026】まず、(111)A面へのオフ角度が約6
度になっている平面(第1の面)を有するp型(一導電
型)のGaAs基板(以下、p−GaAs基板(化合物
半導体基板)と称する。)41上に、(011)方向に
延びる幅150μmの不図示の帯状のレジストマスクを
ピッチ300μmで形成する。First, the off angle to the (111) A plane is about 6
It extends in the (011) direction on a p-type (one conductivity type) GaAs substrate (hereinafter referred to as a p-GaAs substrate (compound semiconductor substrate)) 41 having a flat surface (first surface) that is inclined. A band-shaped resist mask (not shown) having a width of 150 μm is formed with a pitch of 300 μm.
【0027】次いで、レジストマスクに基づいて弗酸+
過酸化水素溶液によりp−GaAs基板41を1μm程
度エッチングする。これにより、レジストマスクの片側
端部に沿ってほぼ(311)A面(第2の面)を有する
斜面が形成され、更に、斜面の終端部に沿ってレジスト
マスクに被覆された面から斜面の高さだけ低いところ
に、レジストマスクに被覆された面にほぼ平行で、(1
11)A面へのオフ角度が約20度になっている平面
(第1の面)が形成される。なお、レジストマスクのも
う一方の片側端部にも別の斜面と平面が形成されるが、
図示しない。Then, based on the resist mask, hydrofluoric acid +
The p-GaAs substrate 41 is etched by about 1 μm with a hydrogen peroxide solution. As a result, a slope having a substantially (311) A surface (second surface) is formed along one end of the resist mask, and the slope from the surface covered with the resist mask to the slope along the end of the slope. It is almost parallel to the surface covered by the resist mask, and
11) A flat surface (first surface) having an off angle to the surface A of about 20 degrees is formed. Although another slope and plane are formed at the other end of the resist mask,
Not shown.
【0028】次に、MOVPE法(有機金属気相エピタ
キシャル法)により、ソースを逐次切り換えながら一回
の結晶成長で、斜面部(第2の面)と平面部(第1の
面)とを有するp−GaAs基板41上に以下の化合物
半導体層を順次形成する。Next, by the MOVPE method (organic metal vapor phase epitaxial method), the crystal growth is performed once while sequentially switching the source, and has a slope portion (second surface) and a flat surface portion (first surface). The following compound semiconductor layers are sequentially formed on the p-GaAs substrate 41.
【0029】即ち、p型不純物(一導電型不純物)であ
る亜鉛(以下、Znと称する。)をドープしながらGa
Asを成長し、膜厚約1μmのp−GaAsバッファ層
42を形成する。That is, Ga is doped with zinc (hereinafter referred to as Zn) which is a p-type impurity (one conductivity type impurity).
As is grown to form a p-GaAs buffer layer 42 having a film thickness of about 1 μm.
【0030】次いで、ZnをドープしながらGa0.5In0.5
P を成長し、斜面部及び両平面部のp−GaAsバッフ
ァ層42上に膜厚約0.1μmのp−GaInPバッフ
ァ層43を形成する。Next, while doping with Zn, Ga 0.5 In 0.5
P is grown to form a p-GaInP buffer layer 43 having a film thickness of about 0.1 μm on the p-GaAs buffer layer 42 on the inclined surface portion and both flat surface portions.
【0031】次に、n型不純物(反対導電型不純物)で
あるセレン(以下、Seと称する。)とp型不純物であ
るZnをドープしながら(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pを成長
する。このとき、ドーパントの取り込まれ率の面方位依
存性により、図3(a)に示すように、(311)A面
となっている斜面部のAlGaInP層にはZnが多く
取り込まれ、図3(b)に示すように、(100)A面
付近の面となっている平面部のAlGaInP層にはS
eが多く取り込まれるので、斜面部に形成されたAlG
aInP層はp型になり、平面部に形成されたAlGa
InP層はn型になる。これにより、斜面部のp−Ga
InPバッファ層43上には電流チャネル層55の一部
となるp−AlGaInP層が形成されるとともに、斜
面部を挟んで両側の平面部のp−GaInPバッファ層
43上には膜厚約0.3μmのn−AlGaInPクラ
ッド層/電流ブロック層44が形成される。Next, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is grown while doping selenium (hereinafter referred to as Se) which is an n-type impurity (opposite conductivity type impurity) and Zn which is a p-type impurity. . At this time, due to the plane orientation dependency of the incorporation rate of the dopant, as shown in FIG. 3A, a large amount of Zn is incorporated into the AlGaInP layer on the sloped surface which is the (311) A plane, and as shown in FIG. As shown in b), the AlGaInP layer in the plane portion near the (100) A plane has S
Since a large amount of e is taken in, AlG formed on the slope
The aInP layer becomes p-type, and the AlGa formed on the plane portion
The InP layer becomes n-type. As a result, p-Ga in the slope portion
A p-AlGaInP layer, which is a part of the current channel layer 55, is formed on the InP buffer layer 43, and a film thickness of about 0. A 3 μm n-AlGaInP cladding layer / current blocking layer 44 is formed.
【0032】次いで、Znをドープしながら(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5Pを成長し、斜面部のp−AlGaInP
層上及び両平面部のn−AlGaInPクラッド層/電
流ブロック層44上にともに膜厚約0.5μmのp−A
lGaInPクラッド層45を形成する。なお、斜面部
のp−AlGaInP層は電流チャネル層55の一部と
なる。Next, while doping with Zn (Al 0.7 Ga
0.3 ) 0.5 In 0.5 P is grown and p-AlGaInP on the slope is grown.
P-A with a film thickness of about 0.5 μm on both the layer and the n-AlGaInP clad layer / current blocking layer 44 on both planes
The lGaInP clad layer 45 is formed. The p-AlGaInP layer on the sloped surface becomes a part of the current channel layer 55.
【0033】次に、n型不純物であるSeとp型不純物
であるZnをドープしながら(Al0. 7Ga0.3)0.5In0.5Pを
成長する。このとき、ドーパントの取り込まれ率の面方
位依存性により、斜面部のAlGaInP層にはZnが
多く取り込まれ、平面部のAlGaInP層にはSeが
多く取り込まれるので、斜面部のAlGaInP層はp
型になり、平面部のAlGaInP層はn型になる。こ
れにより、斜面部のp−AlGaInP層上には電流チ
ャネル層55の一部となるp−AlGaInP層が形成
されるとともに、斜面部を挟む両平面部のp−AlGa
InPクラッド層45上には膜厚約500Åのn−Al
GaInPクラッド層/電流ブロック層46が形成され
る。Next, while doping with Zn is Se and p-type impurity is an n-type impurity (Al 0. 7 Ga 0.3) grown 0.5 In 0.5 P. At this time, a large amount of Zn is taken into the AlGaInP layer in the slope portion and a large amount of Se is taken into the AlGaInP layer in the flat portion due to the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant, so that the AlGaInP layer in the slope portion has p
The AlGaInP layer in the plane portion becomes n-type. As a result, a p-AlGaInP layer, which is a part of the current channel layer 55, is formed on the p-AlGaInP layer on the slope portion, and p-AlGa on both planes sandwiching the slope portion is formed.
On the InP clad layer 45, n-Al with a film thickness of about 500Å
The GaInP cladding layer / current blocking layer 46 is formed.
【0034】次いで、ドーパントなしでGa0.45In0.55P
を成長し、斜面部のp−AlGaInP層上に膜厚約3
00ÅのGaInP活性層47を形成する。なお、平面
部のn−AlGaInPクラッド層/電流ブロック層4
6上にもアンドープのGaInP層(化合物半導体層)
47aが形成される。Then Ga 0.45 In 0.55 P without dopant
And a film thickness of about 3 on the p-AlGaInP layer on the slope.
A GaInP active layer 47 of 00Å is formed. In addition, the n-AlGaInP clad layer / current blocking layer 4 in the plane portion
An undoped GaInP layer (compound semiconductor layer) on 6 as well
47a is formed.
【0035】次に、n型不純物(反対導電型不純物)で
あるSiをドープしながら(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P(第
1の化合物半導体)を成長する。このとき、図4に示す
ようにSiには取り込まれ率の面方位依存性がないの
で、斜面部のAlGaInP層にも平面部のAlGaI
nP層にもともに同程度の濃度のSiが含有され、斜面
部のGaInP活性層47上及び平面部のGaInP層
47a上に膜厚約0.8μmのn−AlGaInPクラッ
ド層/コレクタ層(第1のクラッド層/コレクタ層)4
8が形成される。Next, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P (first compound semiconductor) is grown while doping Si which is an n-type impurity (opposite conductivity type impurity). At this time, as shown in FIG. 4, since Si has no dependence on the plane orientation of the incorporation rate, the AlGaInP layer on the sloped surface also has a flat surface AlGaI.
The nP layer also contains Si of approximately the same concentration, and is on the GaInP active layer 47 in the slope portion and the GaInP layer in the flat portion.
N-AlGaInP clad layer / collector layer (first clad layer / collector layer) 4 having a thickness of about 0.8 μm on 47a
8 is formed.
【0036】次いで、p型不純物(一導電型不純物)で
あるマグネシウム(以下、Mgと称する。)をドープし
ながら(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P(第2の化合物半導体)
を成長する。このとき、図3(a)に示すように、Mg
には取り込まれ率の面方位依存性があるが、単一のドー
パントであるので、斜面部のAlGaInP層には高濃
度のMgが、平面部のAlGaInP層には低濃度のM
gがそれぞれ含有され、n−AlGaInPクラッド層
/コレクタ層48上に膜厚約300Åのp−AlGaI
nPクラッド層/ベース層(第2のクラッド層/ベース
層)49が形成される。これにより、n−AlGaIn
Pクラッド層/コレクタ層48とp−AlGaInPク
ラッド層/ベース層49との接続部にコレクタ/ベース
pn接合が形成される。Next, while doping with magnesium (hereinafter referred to as Mg) which is a p-type impurity (one conductivity type impurity), (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P (second compound semiconductor)
To grow. At this time, as shown in FIG.
Has a plane orientation dependence of the incorporation rate, but since it is a single dopant, a high concentration of Mg is contained in the AlGaInP layer on the slope and a low concentration of M is contained in the AlGaInP layer on the plane.
g of p-AlGaI having a thickness of about 300Å on the n-AlGaInP cladding layer / collector layer 48.
An nP clad layer / base layer (second clad layer / base layer) 49 is formed. Thereby, n-AlGaIn
A collector / base pn junction is formed at the connection between the P clad layer / collector layer 48 and the p-AlGaInP clad layer / base layer 49.
【0037】次に、n型不純物であるSeとp型不純物
であるZnをドープしながら(Al0. 7Ga0.3)0.5In0.5P
(第3の化合物半導体)を成長する。このとき、ドーパ
ントの取り込まれ率の面方位依存性により、斜面部のA
lGaInP層にはZnが多く取り込まれ、平面部のA
lGaInP層にはSeが多く取り込まれるので、斜面
部のAlGaInP層はp型になり、平面部のAlGa
InP層はn型になる。これにより、斜面部のp−Al
GaInPクラッド層/ベース層49上にはp−AlG
aInPベース引出し層(第1のベース引出し層)50b
が形成されるとともに、斜面部を挟んで両側の平面部の
p−AlGaInPクラッド層/ベース層49上には膜
厚約0.2μmのn−AlGaInPクラッド層/エミ
ッタ層(第3のクラッド層/エミッタ層)50a,50cが
形成される。これにより、n−AlGaInPクラッド
層/エミッタ層50a,50cとp−AlGaInPクラッ
ド層/ベース層49との接続部にエミッタ/ベースpn
接合が形成される。Next, while doping with Zn is Se and p-type impurity is an n-type impurity (Al 0. 7 Ga 0.3) 0.5 In 0.5 P
(Third compound semiconductor) is grown. At this time, due to the plane orientation dependency of the incorporation rate of the dopant,
A large amount of Zn is taken into the lGaInP layer, and
Since a large amount of Se is taken into the lGaInP layer, the AlGaInP layer on the slope becomes p-type and the AlGaInP layer on the flat surface becomes
The InP layer becomes n-type. As a result, the p-Al
P-AlG is formed on the GaInP clad layer / base layer 49.
aInP base extraction layer (first base extraction layer) 50b
And the n-AlGaInP clad layer / emitter layer (third clad layer / third clad layer / third clad layer / Emitter layers) 50a and 50c are formed. As a result, the emitter / base pn is formed at the connection between the n-AlGaInP clad layer / emitter layers 50a and 50c and the p-AlGaInP clad layer / base layer 49.
A bond is formed.
【0038】次いで、n型不純物であるSeとp型不純
物であるZnをドープしながらGa0. 5In0.5P (第4の化
合物半導体)を成長する。このとき、図3(a),
(b)に示すようにドーパントの取り込まれ率の面方位
依存性により、斜面部のGaInPにはZnが多く取り
込まれ、平面部のGaInPにはSeが多く取り込まれ
るので、斜面部のGaInP層はp型になり、平面部の
GaInP層はn型になる。これにより、斜面部のp−
AlGaInPベース引出し層50b上には膜厚約0.1
μmのp−GaInPベース引出し層(第2のベース引
出し層)51bが形成されるとともに、斜面部を挟んで両
側の平面部のn−AlGaInPクラッド層/エミッタ
層50a,50c上には膜厚約0.1μmのn−GaInP
エミッタ引出し層(エミッタ引出し層)51a,51cが形
成される。[0038] Then, to grow while doping with Zn is Se and p-type impurity is an n-type impurity Ga 0. 5 In 0.5 P (fourth compound semiconductor). At this time, as shown in FIG.
As shown in (b), due to the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant, a large amount of Zn is incorporated in the GaInP in the slope portion and a large amount of Se is incorporated in the GaInP in the flat portion, so that the GaInP layer in the slope portion is It becomes p-type, and the GaInP layer in the plane becomes n-type. As a result, the p-
A film thickness of about 0.1 is formed on the AlGaInP base extraction layer 50b.
A μ-μm p-GaInP base extraction layer (second base extraction layer) 51b is formed, and the film thickness is about 50 nm on the n-AlGaInP clad layer / emitter layers 50a, 50c on both sides of the inclined surface. 0.1 μm n-GaInP
Emitter extraction layers (emitter extraction layers) 51a and 51c are formed.
【0039】次に、n型不純物であるSeとp型不純物
であるZnをドープしながらGaAsを成長する。この
とき、ドーパントの取り込まれ率の面方位依存性によ
り、斜面部のGaAsにはZnが多く取り込まれ、平面
部のGaAsにはSeが多く取り込まれるので、斜面部
のGaAs層はp型になり、平面部のGaAs層はn型
になる。これにより、斜面部のp−GaInPベース引
出し層50b上には膜厚約2μmのp−GaAsベースコ
ンタクト層(ベースコンタクト層)52bが形成されると
ともに、斜面部を挟んで両側の平面部のn−GaInP
エミッタ引出し層51a,51c上には膜厚約2μmのn−
GaAsエミッタコンタクト層(エミッタコンタクト
層)52a,52cが形成される。以上で、一回の結晶成長
が終了する。Next, GaAs is grown while doping Se which is an n-type impurity and Zn which is a p-type impurity. At this time, due to the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant, a large amount of Zn is incorporated in the GaAs in the slope portion and a large amount of Se is incorporated in the GaAs in the flat portion, so that the GaAs layer in the slope portion becomes p-type. , The GaAs layer in the plane portion becomes n-type. As a result, a p-GaAs base contact layer (base contact layer) 52b having a film thickness of about 2 μm is formed on the p-GaInP base extraction layer 50b on the inclined surface portion, and n on both sides of the inclined surface portion is sandwiched. -GaInP
An n-thickness of about 2 μm is formed on the emitter extraction layers 51a and 51c.
GaAs emitter contact layers (emitter contact layers) 52a and 52c are formed. This completes one crystal growth.
【0040】次いで、n−GaAsエミッタコンタクト
層52a,52c上にAuGe/Au膜からなるエミッタ電
極53a,53cを形成するとともに、p−GaAsベース
コンタクト層52b上にAuZn/Au膜からなるベース
電極53bを形成する。Next, the emitter electrodes 53a and 53c made of AuGe / Au films are formed on the n-GaAs emitter contact layers 52a and 52c, and the base electrode 53b made of AuZn / Au film is formed on the p-GaAs base contact layer 52b. To form.
【0041】次に、n−GaAsエミッタコンタクト層
52a,52c/p−GaAsベースコンタクト層52bの境
界部、及びn−GaInPエミッタ引出し層51a,51c
/p−GaInPベース引出し層50bの境界部をエッチ
ング・除去し、更に、n−AlGaInPクラッド層/
エミッタ層50a,50c/p−AlGaInPベース引出
し層50bの境界部を途中までエッチングする。これによ
り、ベースがエミッタから物理的,電気的に分離され
る。Next, an n-GaAs emitter contact layer
52a, 52c / p-GaAs base contact layer 52b, and n-GaInP emitter extraction layers 51a, 51c
/ P-GaInP base extraction layer 50b, the boundary portion is etched and removed, and the n-AlGaInP clad layer /
The boundaries between the emitter layers 50a and 50c / p-AlGaInP base extraction layer 50b are etched halfway. As a result, the base is physically and electrically separated from the emitter.
【0042】次いで、p−GaAs基板41表面にAu
Zn/Au膜からなるp−コンタクト電極54を形成す
ると、半導体レーザ及び制御用バイポーラトランジスタ
が集積化された光電気集積回路装置が完成する。等価回
路を図1(b)に示す。Then, Au is formed on the surface of the p-GaAs substrate 41.
When the p-contact electrode 54 made of a Zn / Au film is formed, an optoelectronic integrated circuit device in which a semiconductor laser and a control bipolar transistor are integrated is completed. The equivalent circuit is shown in FIG.
【0043】このようにして作成された光電気集積回路
装置を動作させる場合について、図2を参照しながら説
明する。まず、エミッタ電極53a,53cに負の電圧を印
加し、p−コンタクト電極54に正の電圧を印加してお
く。このとき、ベース電圧が印加されていないので、制
御トランジスタが動作せず、半導体レーザも動作しな
い。The case of operating the optoelectronic integrated circuit device thus manufactured will be described with reference to FIG. First, a negative voltage is applied to the emitter electrodes 53a and 53c, and a positive voltage is applied to the p-contact electrode 54. At this time, since the base voltage is not applied, the control transistor does not operate and the semiconductor laser also does not operate.
【0044】このような状態で、必要なときに、ベース
電極53bに正の電圧を印加すると、エミッタ/ベース間
にベース電流が流れるとともに、コレクタ側、即ちp−
コンタクト電極54側からベース電流に対応する駆動電
流が導入される。このとき、駆動電流はn−AlGaI
nPクラッド層/エミッタ層50a,50cに向かって流れ
ようとするが、電流ブロック層での電流制限により駆動
電流は隣接する電流チャネル層55を集中して流れる。
即ち、駆動電流は電流チャネル層55上部のGaInP
活性層47中を集中して流れるため、駆動電流を有効に
利用することができる。これにより、半導体レーザが動
作してレーザ光を発生し、かつベース電流により発生す
るレーザ光を変調することができる。When a positive voltage is applied to the base electrode 53b when necessary in such a state, a base current flows between the emitter and the base, and at the collector side, that is, p-
A drive current corresponding to the base current is introduced from the contact electrode 54 side. At this time, the driving current is n-AlGaI.
The current tends to flow toward the nP clad layer / emitter layers 50a and 50c, but due to the current limitation in the current block layer, the drive current concentrates in the adjacent current channel layer 55.
That is, the driving current is GaInP above the current channel layer 55.
Since the current flows intensively in the active layer 47, the drive current can be effectively used. As a result, the semiconductor laser operates to generate laser light, and the laser light generated by the base current can be modulated.
【0045】また、半導体レーザの抵抗率は、電流を流
すことにより変化するが、NPNバイポーラトランジス
タのエミッタ−コレクタ間の微分抵抗が大きいため、半
導体レーザにポジティブフィードバックがかかり、破壊
されることはなくなる。従って、安価な電源によって半
導体レーザの駆動が可能になる。Further, the resistivity of the semiconductor laser is changed by passing a current, but since the differential resistance between the emitter and the collector of the NPN bipolar transistor is large, the semiconductor laser is positively fed back and is not destroyed. . Therefore, the semiconductor laser can be driven by an inexpensive power supply.
【0046】以上のように、本発明の実施例の光電気集
積回路装置の製造方法によれば、ドーパントの化合物半
導体基板への取り込まれ率の面方位依存性を利用する技
術により、1層の化合物半導体層に異なる導電型領域を
同時に形成することができるので、適宜ソースを切り換
えることにより、一回の結晶成長で、異なる導電型領域
が1層中に混在する複数の化合物半導体層を積層し、半
導体レーザ及び制御用バイポーラトランジスタが集積化
された光電気集積回路装置を作成することができる。As described above, according to the method of manufacturing an optoelectronic integrated circuit device of the embodiment of the present invention, one layer of a layer is formed by the technique utilizing the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant into the compound semiconductor substrate. Since different conductivity type regions can be simultaneously formed in the compound semiconductor layer, a plurality of compound semiconductor layers in which different conductivity type regions are mixed in one layer can be stacked by one crystal growth by appropriately switching the sources. An optoelectronic integrated circuit device in which a semiconductor laser and a controlling bipolar transistor are integrated can be produced.
【0047】また、電流チャネル層を挟んで両側に、対
向するpn接合を有する電流ブロック層を形成している
ので、半導体レーザを駆動するために駆動電流を有効に
用いることができる。Since the current block layers having the pn junctions facing each other are formed on both sides of the current channel layer, the drive current can be effectively used to drive the semiconductor laser.
【0048】更に、斜面部にベース引出し層を形成し、
斜面部に隣接する平面部にエミッタ層を形成しているの
で、ベース層を移動するキャリアの走行距離を小さくす
ることができる。これにより、光電気集積回路装置の高
速動作が可能となる。Further, a base extraction layer is formed on the slope portion,
Since the emitter layer is formed on the flat surface portion adjacent to the inclined surface portion, the traveling distance of the carriers moving in the base layer can be reduced. This enables high speed operation of the optoelectronic integrated circuit device.
【0049】なお、上記の実施例では、半導体レーザと
接続して並列の2つのバイポーラトランジスタを作成し
ているが、1つのバイポーラトランジスタを作成しても
よい。In the above embodiment, two parallel bipolar transistors connected to the semiconductor laser are formed, but one bipolar transistor may be formed.
【0050】また、バイポーラトランジスタのエミッタ
層,ベース層及びコレクタ層としてAlGaInP を用いてい
るが、エミッタ層及びコレクタ層として例えばAlx Ga
1-x Asを用い、ベース層としてGaAsを用いることに
より、エミッタ層のバンドギャップをベース層のバンド
ギャップよりも大きくしてHBT(ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ)の構造となるようにしてもよい。これ
により、電流増幅率を上げることができるので、小電流
でも半導体レーザを駆動することができる。Although AlGaInP is used as the emitter layer, the base layer and the collector layer of the bipolar transistor, for example, Al x Ga is used as the emitter layer and the collector layer.
By using 1-x As and using GaAs as the base layer, the band gap of the emitter layer may be made larger than the band gap of the base layer to form an HBT (heterojunction bipolar transistor) structure. As a result, the current amplification factor can be increased, so that the semiconductor laser can be driven even with a small current.
【0051】更に、GaAs/GaInP/AlGaInPを用いている
が、GaAs/AlGaAs ,InP/InGaAsP/InGaAs/AlInAs ,GaAs
/InGaAs 等の組み合わせを用いることも可能である。Further, although GaAs / GaInP / AlGaInP is used, GaAs / AlGaAs, InP / InGaAsP / InGaAs / AlInAs, GaAs
It is also possible to use a combination such as / InGaAs.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光電気集
積回路装置及びその製造方法によれば、ドーパントの化
合物半導体基板への取り込まれ率の面方位依存性を利用
する技術により、一回の結晶成長で、異なる導電型領域
が1層中に混在する複数の化合物半導体層を積層し、半
導体レーザ及び制御用バイポーラトランジスタが集積化
された光電−半導体集積装置を作成することができる。As described above, according to the optoelectronic integrated circuit device and the method for manufacturing the same of the present invention, the optoelectronic integrated circuit device and the method for manufacturing the optoelectronic integrated circuit device can be used once by the technique of utilizing the plane orientation dependence of the incorporation rate of the dopant into the compound semiconductor substrate. With the crystal growth of (1), a plurality of compound semiconductor layers in which different conductivity type regions are mixed in one layer are stacked to form a photoelectric-semiconductor integrated device in which a semiconductor laser and a control bipolar transistor are integrated.
【0053】更に、斜面部にベース引出し層を形成し、
斜面部に隣接する平面部にエミッタ層を形成しているの
で、光電−半導体集積装置の高速動作が可能となる。な
お、電流チャネル層を挟んで両側に、一導電型層と該一
導電型層を挟む反対導電型層とからなる電流ブロック層
を形成することにより、電流チャネル層に駆動電流を集
中させることができ、半導体レーザを駆動するために駆
動電流を有効に用いることができる。また、半導体レー
ザと接続して並列の2つのバイポーラトランジスタを作
成することより、化合物半導体基板面を有効に利用する
ことができる。更に、エミッタ層のバンドギャップをベ
ース層のバンドギャップよりも大きくすることにより、
バイポーラトランジスタの構造をHBT(ヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ)の構造として電流増幅率を上げ
ることができるので、小電流でも半導体レーザを駆動す
ることができる。Further, a base extraction layer is formed on the slope portion,
Since the emitter layer is formed on the flat surface portion adjacent to the inclined surface portion, the photoelectric-semiconductor integrated device can operate at high speed. It should be noted that by forming a current blocking layer composed of one conductivity type layer and opposite conductivity type layers sandwiching the one conductivity type layer on both sides of the current channel layer, the drive current can be concentrated in the current channel layer. Therefore, the drive current can be effectively used to drive the semiconductor laser. Further, the compound semiconductor substrate surface can be effectively used by connecting the semiconductor laser and forming two parallel bipolar transistors. Furthermore, by making the bandgap of the emitter layer larger than the bandgap of the base layer,
Since the structure of the bipolar transistor is an HBT (heterojunction bipolar transistor) structure and the current amplification factor can be increased, the semiconductor laser can be driven even with a small current.
【0054】また、本発明の半導体装置及びその製造方
法によれば、ドーパントの化合物半導体基板への取り込
まれ率の面方位依存性を利用する技術により、一回の結
晶成長で、異なる導電型領域が1層中に混在する複数の
化合物半導体層を積層して、反対導電型の第1のクラッ
ド層/コレクタ層上であって、第2の面部の一導電型の
第2のクラッド層/ベース層の上に一導電型の第1のベ
ース引出し層を形成するとともに、第1の面部の一導電
型の第2のクラッド層/ベース層上に反対導電型の第3
のクラッド層/エミッタ層を形成し、バイポーラトラン
ジスタを作成することができる。Further, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, by using the technique of utilizing the plane orientation dependence of the rate of incorporation of the dopant into the compound semiconductor substrate, different conductivity type regions can be obtained by one crystal growth. A plurality of compound semiconductor layers mixed in one layer are laminated on the first clad layer / collector layer of opposite conductivity type, and the second clad layer / base of one conductivity type of the second surface portion is laminated. A first conductivity type first base extraction layer is formed on the layer, and a first conductivity type second clad layer / base layer having a third conductivity type is formed on the first surface portion.
By forming the clad layer / emitter layer of, a bipolar transistor can be manufactured.
【図1】本発明の実施例に係る光電−半導体集積装置に
ついて説明する断面図である。FIG. 1 is a sectional view illustrating a photoelectric-semiconductor integrated device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例に係る光電−半導体集積回路装
置の動作について説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the operation of the photoelectric-semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the invention.
【図3】本発明の実施例に係るドーパントの取り込まれ
率について説明する線図(その1)である。FIG. 3 is a diagram (No. 1) explaining the incorporation rate of a dopant according to an example of the present invention.
【図4】本発明の実施例に係るドーパントの取り込まれ
率について説明する線図(その2)である。FIG. 4 is a diagram (No. 2) explaining the incorporation rate of the dopant according to the example of the present invention.
【図5】従来例に係る半導体レーザについて説明する断
面図である。FIG. 5 is a sectional view illustrating a semiconductor laser according to a conventional example.
【図6】従来例に係る光電−半導体集積装置について説
明する断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating a photoelectric-semiconductor integrated device according to a conventional example.
41 p−GaAs基板、 42 p−GaAsバッファ層、 43 p−GaInPバッファ層、 44 n−AlGaInPクラッド層/電流ブロック
層、 45 p−AlGaInPクラッド層、 46 p−AlGaInPクラッド層/電流ブロック
層、 47 GaInP活性層、 47a GaInP層、 48 n−AlGaInPクラッド層/電流ブロック
層、 49 p−AlGaInPクラッド層/ベース層、 50a,50c n−AlGaInPクラッド層/エミッタ
層、 50b p−AlGaInPベース引出し層、 51a,51c n−GaInPエミッタ引出し層、 51b p−GaInPベース引出し層、 52a,52c n−GaAsエミッタコンタクト層、 52b n−GaAsベースコンタクト層、 53a,53c AuGe/Auエミッタ電極、 53b AuZn/Auベース電極、 54 AuZn/Aup−コンタクト電極、 55 電流チャネル層。41 p-GaAs substrate, 42 p-GaAs buffer layer, 43 p-GaInP buffer layer, 44 n-AlGaInP clad layer / current block layer, 45 p-AlGaInP clad layer, 46 p-AlGaInP clad layer / current block layer, 47 GaInP active layer, 47a GaInP layer, 48 n-AlGaInP clad layer / current blocking layer, 49 p-AlGaInP clad layer / base layer, 50 a, 50 c n-AlGaInP clad layer / emitter layer, 50 b p-AlGaInP base extraction layer, 51 a , 51c n-GaInP emitter extraction layer, 51b p-GaInP base extraction layer, 52a, 52c n-GaAs emitter contact layer, 52b n-GaAs base contact layer, 53a, 53c AuGe / Au emitter electrode, 53b AuZn / Au base layer. Source electrode, 54 AuZn / Aup-contact electrode, 55 current channel layer.
Claims (5)
からなる第1の面と、(311)A面又は(311)A
面付近の面からなる第2の面とを有する一導電型の化合
物半導体基板と、前記第2の面上方に形成され、少なく
とも活性層及び該活性層上の反対導電型のクラッド層と
を有する半導体レーザと、前記第2の面上方から前記第
1の面上方に延在するコレクタ層としての前記反対導電
型のクラッド層と、前記第2の面上方及び第1の面上方
のクラッド層の上に形成された一導電型のベース層と、
該第1の面上方のベース層の上に形成された反対導電型
のエミッタ層と、前記第2の面上方のベース層の上に形
成された一導電型のベース引出し層とを有するバイポー
ラトランジスタとを有する光電−半導体集積装置。1. A first surface comprising a (100) plane or a plane near the (100) plane and a (311) A plane or a (311) A plane.
A compound semiconductor substrate of one conductivity type having a second surface composed of a surface near the surface, and at least an active layer formed above the second surface and a cladding layer of the opposite conductivity type on the active layer. A semiconductor laser, a cladding layer of the opposite conductivity type as a collector layer extending from above the second surface to above the first surface, and a cladding layer above the second surface and above the first surface. A base layer of one conductivity type formed on the above,
Bipolar transistor having an emitter layer of opposite conductivity type formed on a base layer above the first surface and a base lead layer of one conductivity type formed on a base layer above the second surface. A photoelectric-semiconductor integrated device having:
からなる第1の面と、(311)A面又は(311)A
面付近の面からなる第2の面とを有する一導電型の化合
物半導体基板と、前記第1の面上方から前記第2の面上
方に延在するコレクタ層としての前記反対導電型のクラ
ッド層と、前記第1の面上方及び第2の面上方のクラッ
ド層の上に形成された一導電型のベース層と、該第1の
面上方のベース層の上に形成された反対導電型のエミッ
タ層と、前記第2の面上方のベース層の上に形成された
一導電型のベース引出し層とを有するバイポーラトラン
ジスタとを有する半導体装置。2. A first surface comprising a (100) plane or a plane near the (100) plane and a (311) A plane or a (311) A plane.
A compound semiconductor substrate of one conductivity type having a second surface composed of a surface near the surface, and the cladding layer of the opposite conductivity type as a collector layer extending from above the first surface to above the second surface. A base layer of one conductivity type formed on the clad layer above the first surface and the second surface, and a base layer of opposite conductivity type formed on the base layer above the first surface. A semiconductor device having a bipolar transistor having an emitter layer and a one-conductivity-type base extraction layer formed on the base layer above the second surface.
からなる第1の面と、(311)A面又は(311)A
面付近の面からなる第2の面とを有する一導電型の化合
物半導体基板上に複数の化合物半導体層が積層されて、
前記第2の面上方に少なくとも電流チャネル層と該電流
チャネル層上の半導体レーザの活性層とが形成され、前
記第1の面上方に、前記電流チャネル層の側方で該電流
チャネル層と接する電流ブロック層と、該電流ブロック
層上の前記活性層の側方で該活性層と接するアンドープ
の化合物半導体層とが少なくとも形成された状態で、 反対導電型不純物をドープしながら第1の化合物半導体
を成長し、前記活性層上及び前記化合物半導体層上に反
対導電型の第1のクラッド層/コレクタ層を形成する工
程と、 一導電型不純物をドープしながら第2の化合物半導体を
成長し、前記第1のクラッド層/コレクタ層上に一導電
型の第2のクラッド層/ベース層を形成する工程と、 反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープしながら
第3の化合物半導体を成長し、前記第2の面部の第2の
クラッド層/ベース層上に一導電型の第1のベース引出
し層を形成するとともに、前記第1の面部の第2のクラ
ッド層/ベース層上に反対導電型の第3のクラッド層/
エミッタ層を形成する工程とを有する光電−半導体集積
装置の製造方法。3. A first surface comprising a (100) surface or a surface near the (100) surface and a (311) A surface or a (311) A surface.
A plurality of compound semiconductor layers are stacked on a compound semiconductor substrate of one conductivity type having a second surface composed of a surface near the surface,
At least a current channel layer and an active layer of a semiconductor laser on the current channel layer are formed above the second surface, and contact the current channel layer laterally of the current channel layer above the first surface. A first compound semiconductor while doping an impurity of opposite conductivity type in a state in which at least a current blocking layer and an undoped compound semiconductor layer in contact with the active layer on the side of the current blocking layer are formed. And forming a first cladding layer / collector layer of opposite conductivity type on the active layer and the compound semiconductor layer, and growing a second compound semiconductor while doping an impurity of one conductivity type, A step of forming a second clad layer / base layer of one conductivity type on the first clad layer / collector layer, and a third compound while doping impurities of opposite conductivity type and impurities of one conductivity type A conductor is grown to form a first conductivity type first base extraction layer on the second clad layer / base layer of the second surface portion, and the second clad layer / base layer of the first surface portion is formed. On top of the third clad layer of opposite conductivity type /
And a step of forming an emitter layer.
ッド層/ベース層上の第1のベース引出し層、及び前記
第1の面部の第2のクラッド層/ベース層上の第3のク
ラッド層/エミッタ層を形成する工程の後、 反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープしながら
第4の化合物半導体を成長し、前記第2の面部の第1の
ベース引出し層上に一導電型の第2のベース引出し層を
形成するとともに、前記第1の面部の第3のクラッド層
/エミッタ層上に反対導電型のエミッタ引出し層を形成
する工程と、 反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープしながら
第5の化合物半導体を成長し、前記第2の面部の第2の
ベース引出し層上に一導電型のベースコンタクト層を形
成するとともに、前記第1の面部のエミッタ引出し層上
に反対導電型のエミッタコンタクト層を形成する工程
と、 前記エミッタコンタクト層上に第1の電極を形成すると
ともに、前記ベースコンタクト層上に第2の電極を形成
する工程と、 前記エミッタコンタクト層と前記ベースコンタクト層と
の境界部、及び前記エミッタ引出し層と前記ベース引出
し層との境界部をエッチング・除去し、更に、前記第6
のクラッド層/エミッタ層と前記ベース引出し層との境
界部を途中までエッチングする工程とを有する光電−半
導体集積装置の製造方法。4. The first base extraction layer on the second cladding layer / base layer of the second surface portion according to claim 3, and the first base extraction layer on the second cladding layer / base layer of the first surface portion. After the step of forming the clad layer / emitter layer of No. 3, a fourth compound semiconductor is grown while doping impurities of opposite conductivity type and impurities of one conductivity type, and on the first base extraction layer of the second surface portion. Forming a second base extraction layer of one conductivity type and forming an emitter extraction layer of the opposite conductivity type on the third cladding layer / emitter layer of the first surface portion; A fifth compound semiconductor is grown while doping a conductivity type impurity to form a one conductivity type base contact layer on the second base extraction layer of the second surface portion, and an emitter extraction of the first surface portion. Of opposite conductivity type on the layer Forming a Mitter contact layer, forming a first electrode on the emitter contact layer and forming a second electrode on the base contact layer, and forming the emitter contact layer and the base contact layer And the boundary between the emitter extraction layer and the base extraction layer are etched and removed.
Of the clad layer / emitter layer and the base extraction layer, and a method of manufacturing the photoelectric semiconductor integrated device.
からなる第1の面と、(311)A面又は(311)A
面付近の面からなる第2の面とを有する一導電型の化合
物半導体基板上に複数の化合物半導体層が積層されて、
前記第2の面上方に少なくとも電流チャネル層が形成さ
れ、前記第1の面上方であって前記電流チャネル層の側
方で該電流チャネル層と接する電流ブロック層が少なく
とも形成された状態で、 反対導電型不純物をドープしながら第1の化合物半導体
を成長し、前記該電流チャネル層及び電流ブロック層上
に反対導電型の第1のクラッド層/コレクタ層を形成す
る工程と、 一導電型不純物をドープしながら第2の化合物半導体を
成長し、前記第1のクラッド層/コレクタ層上に一導電
型の第2のクラッド層/ベース層を形成する工程と、 反対導電型不純物及び一導電型不純物をドープしながら
第3の化合物半導体を成長し、前記第2の面部の第2の
クラッド層/ベース層上に一導電型の第1のベース引出
し層を形成するとともに、前記第1の面部の第2のクラ
ッド層/ベース層上に反対導電型の第3のクラッド層/
エミッタ層を形成する工程とを有する半導体装置の製造
方法。5. A first surface comprising a (100) surface or a surface near the (100) surface and a (311) A surface or a (311) A surface.
A plurality of compound semiconductor layers are stacked on a compound semiconductor substrate of one conductivity type having a second surface composed of a surface near the surface,
At least a current channel layer is formed above the second surface, and at least a current blocking layer that is in contact with the current channel layer on the side of the current channel layer above the first surface is formed. Growing a first compound semiconductor while doping a conductivity type impurity, and forming a first cladding layer / collector layer of opposite conductivity type on the current channel layer and the current block layer; Growing a second compound semiconductor while doping to form a second clad layer / base layer of one conductivity type on the first clad layer / collector layer, and an impurity of opposite conductivity type and an impurity of one conductivity type While growing a third compound semiconductor to form a first conductivity type first base extraction layer on the second cladding layer / base layer of the second face portion, and The second cladding layer / base layer on the opposite conductivity type third cladding layer of the part /
And a step of forming an emitter layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29505192A JPH06151810A (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Photoelectric-semiconductor integrated circuit, semiconductor device and their manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29505192A JPH06151810A (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Photoelectric-semiconductor integrated circuit, semiconductor device and their manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06151810A true JPH06151810A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=17815688
Family Applications (1)
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JP29505192A Withdrawn JPH06151810A (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Photoelectric-semiconductor integrated circuit, semiconductor device and their manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06151810A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5561301A (en) * | 1994-02-21 | 1996-10-01 | Fujitsu Limited | Opto-semiconductor device with piezoelectric |
-
1992
- 1992-11-04 JP JP29505192A patent/JPH06151810A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5561301A (en) * | 1994-02-21 | 1996-10-01 | Fujitsu Limited | Opto-semiconductor device with piezoelectric |
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