JPH08186240A - 化合物半導体集積回路装置 - Google Patents
化合物半導体集積回路装置Info
- Publication number
- JPH08186240A JPH08186240A JP6338059A JP33805994A JPH08186240A JP H08186240 A JPH08186240 A JP H08186240A JP 6338059 A JP6338059 A JP 6338059A JP 33805994 A JP33805994 A JP 33805994A JP H08186240 A JPH08186240 A JP H08186240A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- transistor
- integrated circuit
- photodiode
- circuit device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フォトダイオード（ＰＤ）とトランジスタと
を共通の基板に形成する光電子集積回路のＰＤの光吸収
層の厚みを小さくしてトランジスタ及びＰＤの動作性能
の向上を図る。 【構成】 ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）１
１のサブコレクタ層１０２、コレクタ層１０３、ベース
層１０４と、p-i-n型ＰＤ１１２のｎ層１０２、光吸収
層１０３、ｐ層１０４とを夫々共通の層として形成す
る。p-i-n型ＰＤを端面入射型ＰＤとして構成すると、
高速性能を低下させることなく光吸収層１０３の厚みを
小さくすることが出来る。このように、端面入射型ＰＤ
の光吸収層とトランジスタの機能層の一部とを共通の半
導体層で形成することにより、トランジスタの性能が高
く維持できる。ＰＤと電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
との組合も可能であり、p-i-n型ＰＤとＭＥＳＦＥＴ又
はＨＥＭＴ、及び、金属−半導体−金属（ＭＳＭ）型Ｐ
ＤとＨＥＭＴの各組合せが挙げられる。
を共通の基板に形成する光電子集積回路のＰＤの光吸収
層の厚みを小さくしてトランジスタ及びＰＤの動作性能
の向上を図る。 【構成】 ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）１
１のサブコレクタ層１０２、コレクタ層１０３、ベース
層１０４と、p-i-n型ＰＤ１１２のｎ層１０２、光吸収
層１０３、ｐ層１０４とを夫々共通の層として形成す
る。p-i-n型ＰＤを端面入射型ＰＤとして構成すると、
高速性能を低下させることなく光吸収層１０３の厚みを
小さくすることが出来る。このように、端面入射型ＰＤ
の光吸収層とトランジスタの機能層の一部とを共通の半
導体層で形成することにより、トランジスタの性能が高
く維持できる。ＰＤと電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
との組合も可能であり、p-i-n型ＰＤとＭＥＳＦＥＴ又
はＨＥＭＴ、及び、金属−半導体−金属（ＭＳＭ）型Ｐ
ＤとＨＥＭＴの各組合せが挙げられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体集積回路
装置に関し、特に、光通信、光インターコネクション等
に用いられる、化合物半導体の光電子集積回路装置に関
する。
装置に関し、特に、光通信、光インターコネクション等
に用いられる、化合物半導体の光電子集積回路装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光電子集積回路（Optoelectric Integra
ted Circuits：ＯＥＩＣ）は、フォトディテクタ、レー
ザダイオード等の受発光素子と、増幅回路、駆動回路等
の電子回路とを同一基板上にモノリシック集積化した回
路として知られている。ＯＥＩＣは、受発光素子及び電
子回路を夫々ディスクリートに構成した回路に比べて、
寄生リアクタンスの低減による性能の向上、光素子と電
子回路のモノリシック化によるパッケージコストの削
減、種々の機能を有する電子回路を含むことによる高機
能化等の利点を持つ。
ted Circuits：ＯＥＩＣ）は、フォトディテクタ、レー
ザダイオード等の受発光素子と、増幅回路、駆動回路等
の電子回路とを同一基板上にモノリシック集積化した回
路として知られている。ＯＥＩＣは、受発光素子及び電
子回路を夫々ディスクリートに構成した回路に比べて、
寄生リアクタンスの低減による性能の向上、光素子と電
子回路のモノリシック化によるパッケージコストの削
減、種々の機能を有する電子回路を含むことによる高機
能化等の利点を持つ。
【０００３】特にフォトディテクタとプリアンプとを集
積化した受光系ＯＥＩＣは、ギガビット帯の高速光通信
システムに重要な役割を果たすことが期待されており、
p-i-n 型若しくはＭＳＭ型（ショットキ接合）フォトダ
イオードと、電界効果トランジスタ（Field Effect Tra
nsistor ：ＦＥＴ）若しくはヘテロバイポーラトランジ
スタ（Heterojunction Bipolar Transistor ：ＨＢＴ）
とを集積化した受光系ＯＥＩＣが、活発に研究、開発さ
れている。この受光系ＯＥＩＣの一つとして、p-i-n型
フォトディテクタ（p-i-nＰＤ）とＨＢＴとを集積化し
たp-i-nＰＤ／ＨＢＴ集積回路、或いは、p-i-nＰＤ又は
ＭＳＭ型ＰＤと高電子移動度トランジスタ（High Elect
ron Mobility Transistor:ＨＥＭＴ）とを集積化したp-
i-nＰＤ／ＨＥＭＴ、ＭＳＭＰＤ／ＨＥＭＴ等が特に注
目されている。
積化した受光系ＯＥＩＣは、ギガビット帯の高速光通信
システムに重要な役割を果たすことが期待されており、
p-i-n 型若しくはＭＳＭ型（ショットキ接合）フォトダ
イオードと、電界効果トランジスタ（Field Effect Tra
nsistor ：ＦＥＴ）若しくはヘテロバイポーラトランジ
スタ（Heterojunction Bipolar Transistor ：ＨＢＴ）
とを集積化した受光系ＯＥＩＣが、活発に研究、開発さ
れている。この受光系ＯＥＩＣの一つとして、p-i-n型
フォトディテクタ（p-i-nＰＤ）とＨＢＴとを集積化し
たp-i-nＰＤ／ＨＢＴ集積回路、或いは、p-i-nＰＤ又は
ＭＳＭ型ＰＤと高電子移動度トランジスタ（High Elect
ron Mobility Transistor:ＨＥＭＴ）とを集積化したp-
i-nＰＤ／ＨＥＭＴ、ＭＳＭＰＤ／ＨＥＭＴ等が特に注
目されている。
【０００４】ＨＢＴは、同程度の高周波特性を持つＦＥ
Ｔに比較して、リソグラフィの分解能をさほど必要とせ
ず、光リソグラフィによる１〜２μｍのデザインルール
で、数十ＧＨｚ以上の遮断周波数を得ることができる。
また、ＨＢＴはＦＥＴに比べて相互コンダクタンス及び
電流供給能力が大きく、ＨＢＴを用いたプリアンプは、
雑音性能の面でも、ＦＥＴと同等の感度が得られるもの
と期待されている。さらに、p-i-nＰＤ／ＨＢＴにおい
ては、ＨＢＴのベース・コレクタ間ｐ−ｎ接合と、p-i-
n型ＰＤの接合とを共通のエピタキシャル成長層として
形成することができる。
Ｔに比較して、リソグラフィの分解能をさほど必要とせ
ず、光リソグラフィによる１〜２μｍのデザインルール
で、数十ＧＨｚ以上の遮断周波数を得ることができる。
また、ＨＢＴはＦＥＴに比べて相互コンダクタンス及び
電流供給能力が大きく、ＨＢＴを用いたプリアンプは、
雑音性能の面でも、ＦＥＴと同等の感度が得られるもの
と期待されている。さらに、p-i-nＰＤ／ＨＢＴにおい
ては、ＨＢＴのベース・コレクタ間ｐ−ｎ接合と、p-i-
n型ＰＤの接合とを共通のエピタキシャル成長層として
形成することができる。
【０００５】図５は、従来のp-i-nＰＤ／ＨＢＴ光電子
集積回路の断面図である。この例では、p-i-n型ＰＤ５
１２は裏面入射型であり、ＨＢＴ５１１のコレクタ層
（ｎ-−ＩnＧaＡs）５０３等がp-i-n型ＰＤの光吸収層
５０３等と共通に形成されている。このように構成する
ことにより、ＨＢＴ５１１の機能層とp-i-n型ＰＤ５１
２の吸収層等とを別々に積層した場合よりも、エピタキ
シャル構造が簡単になる利点がある。またＨＢＴのプロ
セスとp-i-n型ＰＤのプロセスとはコンパチブルであ
り、作製プロセスを簡単化することも可能である。な
お、p-i-n型ＰＤは、表面入射型として構成することも
出来る。
集積回路の断面図である。この例では、p-i-n型ＰＤ５
１２は裏面入射型であり、ＨＢＴ５１１のコレクタ層
（ｎ-−ＩnＧaＡs）５０３等がp-i-n型ＰＤの光吸収層
５０３等と共通に形成されている。このように構成する
ことにより、ＨＢＴ５１１の機能層とp-i-n型ＰＤ５１
２の吸収層等とを別々に積層した場合よりも、エピタキ
シャル構造が簡単になる利点がある。またＨＢＴのプロ
セスとp-i-n型ＰＤのプロセスとはコンパチブルであ
り、作製プロセスを簡単化することも可能である。な
お、p-i-n型ＰＤは、表面入射型として構成することも
出来る。
【０００６】一方、ＨＥＭＴは、ＦＥＴの一種であり、
電子供給層（ドナー層）と電子走行層（チャネル層）と
を空間的に分離することによって、電子がドナーイオン
による散乱を受けることなく走行するので、通常のＦＥ
Ｔに比して高速且つ低雑音という特長を持つ。このた
め、ＨＥＭＴは、超低雑音高周波増幅素子としての利用
が期待されている。
電子供給層（ドナー層）と電子走行層（チャネル層）と
を空間的に分離することによって、電子がドナーイオン
による散乱を受けることなく走行するので、通常のＦＥ
Ｔに比して高速且つ低雑音という特長を持つ。このた
め、ＨＥＭＴは、超低雑音高周波増幅素子としての利用
が期待されている。
【０００７】図６は、従来のp-i-nＰＤ／ＨＥＭＴ光電
子集積回路の断面図である。この集積回路は、半絶縁性
ＩnＰ基板６０１上にエピタキシャル成長によってＩnＰ
バッファ層６０２を形成し、その上にＨＥＭＴ６１６及
びp-i-n型ＰＤ６１７を結晶成長したエピタキシャル構
造を有する。ＨＥＭＴ６１６は、アンドープＩnＧaＡs
層（ｉ−ＩnＧaＡs）６０３から成る電子走行層、不純
物ドープＩnＡlＡs層（ｎ−ＩnＡlＡs層）６０４から成
る電子供給層、ｉ−ＩnＡlＡsショットキコンタクト層
６０５、及び、ｎ+−ＩnＧaＡsキャップ層６０６から成
る活性層を有する。p-i-n型ＰＤ６１７は、ＨＥＭＴ６
１６の活性層と同じ層を有し、且つ、その上に、ｎ−Ｉ
ｎＰ層６０７、光吸収層を成すｉ−ＩnＧaＡs層６０
８、及び、ｐ−ＩnＰ層６０９を有する。この光電子集
積回路の製造は、各層のエピタキシャル成長、メサエッ
チングによるp-i-n型ＰＤ６１７とＨＥＭＴ６１６との
分離、層間絶縁膜６１４の堆積、オーミック電極６１
０、６１２及びショットキ電極６１１の形成、並びに、
素子間配線形成の順に行なわれる。
子集積回路の断面図である。この集積回路は、半絶縁性
ＩnＰ基板６０１上にエピタキシャル成長によってＩnＰ
バッファ層６０２を形成し、その上にＨＥＭＴ６１６及
びp-i-n型ＰＤ６１７を結晶成長したエピタキシャル構
造を有する。ＨＥＭＴ６１６は、アンドープＩnＧaＡs
層（ｉ−ＩnＧaＡs）６０３から成る電子走行層、不純
物ドープＩnＡlＡs層（ｎ−ＩnＡlＡs層）６０４から成
る電子供給層、ｉ−ＩnＡlＡsショットキコンタクト層
６０５、及び、ｎ+−ＩnＧaＡsキャップ層６０６から成
る活性層を有する。p-i-n型ＰＤ６１７は、ＨＥＭＴ６
１６の活性層と同じ層を有し、且つ、その上に、ｎ−Ｉ
ｎＰ層６０７、光吸収層を成すｉ−ＩnＧaＡs層６０
８、及び、ｐ−ＩnＰ層６０９を有する。この光電子集
積回路の製造は、各層のエピタキシャル成長、メサエッ
チングによるp-i-n型ＰＤ６１７とＨＥＭＴ６１６との
分離、層間絶縁膜６１４の堆積、オーミック電極６１
０、６１２及びショットキ電極６１１の形成、並びに、
素子間配線形成の順に行なわれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】光電子集積回路装置で
は、p-i-n型ＰＤで光吸収を十分に行なうために、光吸
収層を成す真性層（ｉ層）又は低濃度拡散層の厚みを大
きくすることが好ましい。しかし、図５に示した構造の
p-i-nＰＤ／ＨＢＴ光電子集積回路においては、p-i-n型
ＰＤの光吸収層５０３は、ＨＢＴのコレクタ層５０３と
同じ成長層として形成されるので、光吸収層５０３の厚
みを大きくすれば、ＨＢＴのコレクタ層も必然的に厚く
なる。この場合、コレクタ層５０３での電子走行時間が
増大し、p-i-n型ＰＤの高周波特性のみならず、ＨＢＴ
の高周波特性も低下するという問題があった。
は、p-i-n型ＰＤで光吸収を十分に行なうために、光吸
収層を成す真性層（ｉ層）又は低濃度拡散層の厚みを大
きくすることが好ましい。しかし、図５に示した構造の
p-i-nＰＤ／ＨＢＴ光電子集積回路においては、p-i-n型
ＰＤの光吸収層５０３は、ＨＢＴのコレクタ層５０３と
同じ成長層として形成されるので、光吸収層５０３の厚
みを大きくすれば、ＨＢＴのコレクタ層も必然的に厚く
なる。この場合、コレクタ層５０３での電子走行時間が
増大し、p-i-n型ＰＤの高周波特性のみならず、ＨＢＴ
の高周波特性も低下するという問題があった。
【０００９】また、図６に示したp-i-n／ＨＥＭＴ光電
子集積回路においては、光吸収層６０８の厚みを充分
に、例えば、１μm以上確保すると、p-i-n型ＰＤ部分と
ＨＥＭＴ部分とで構造上の段差が１〜２μmと大きくな
り、フォトリソグラフィ時のパターン形成不良や配線の
断線を生ずる等の不具合が生ずるおそれがある。また、
これに鑑み、図６の構造に代えて、p-i-n型ＰＤ上にＨ
ＥＭＴを積層する構造も考えられるが、この場合には、
ＨＥＭＴ直下のp-i-n型ＰＤの寄生容量のために、同様
にＨＥＭＴの高周波特性が損われる。
子集積回路においては、光吸収層６０８の厚みを充分
に、例えば、１μm以上確保すると、p-i-n型ＰＤ部分と
ＨＥＭＴ部分とで構造上の段差が１〜２μmと大きくな
り、フォトリソグラフィ時のパターン形成不良や配線の
断線を生ずる等の不具合が生ずるおそれがある。また、
これに鑑み、図６の構造に代えて、p-i-n型ＰＤ上にＨ
ＥＭＴを積層する構造も考えられるが、この場合には、
ＨＥＭＴ直下のp-i-n型ＰＤの寄生容量のために、同様
にＨＥＭＴの高周波特性が損われる。
【００１０】本発明は、上記に鑑み、トランジスタ及び
フォトディテクタの高周波特性を犠牲にすることなく、
フォトディテクタで十分な光吸収量が得られるように改
良された光電子集積回路として構成される化合物半導体
集積回路装置を提供することを目的とする。
フォトディテクタの高周波特性を犠牲にすることなく、
フォトディテクタで十分な光吸収量が得られるように改
良された光電子集積回路として構成される化合物半導体
集積回路装置を提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明は、フォトディテクタ部分と
トランジスタ部分との間で構造上の段差を小さくするこ
とが出来る化合物半導体集積回路装置を提供することを
も目的とする。
トランジスタ部分との間で構造上の段差を小さくするこ
とが出来る化合物半導体集積回路装置を提供することを
も目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体集
積回路装置は、第１の視点において、フォトダイオード
及びトランジスタを共通の半絶縁性基板上に形成した化
合物半導体集積回路装置において、前記フォトダイオー
ドの少なくとも光吸収層と前記トランジスタの少なくと
も一部の機能層とが共通の化合物半導体層から形成さ
れ、前記フォトダイオードが、前記光吸収層の端面から
光を受ける端面入射型フォトダイオードとして構成され
ることを特徴とする。
積回路装置は、第１の視点において、フォトダイオード
及びトランジスタを共通の半絶縁性基板上に形成した化
合物半導体集積回路装置において、前記フォトダイオー
ドの少なくとも光吸収層と前記トランジスタの少なくと
も一部の機能層とが共通の化合物半導体層から形成さ
れ、前記フォトダイオードが、前記光吸収層の端面から
光を受ける端面入射型フォトダイオードとして構成され
ることを特徴とする。
【００１３】ここで、上記化合物半導体集積回路装置に
おけるトランジスタは、いかなる種類の化合物トランジ
スタでもよく、典型的には、ＦＥＴ又はヘテロバイポー
ラトランジスタである。また、フォトダイオードもいか
なる種類の半導体フォトダイオードでもよく、典型的に
は、p-i-n型フォトダイオード、或いは、ＭＳＭ型フォ
トダイオードとして構成される。
おけるトランジスタは、いかなる種類の化合物トランジ
スタでもよく、典型的には、ＦＥＴ又はヘテロバイポー
ラトランジスタである。また、フォトダイオードもいか
なる種類の半導体フォトダイオードでもよく、典型的に
は、p-i-n型フォトダイオード、或いは、ＭＳＭ型フォ
トダイオードとして構成される。
【００１４】用語「トランジスタの機能層」とは、一般
的に、キャリアが存在又は移動する層をいい、ＦＥＴで
はソース・ドレイン拡散領域を含む或いは含まないチャ
ネル層、ドナー層及びコンタクト層をいい、バイポーラ
トランジスタではエミッタ層、ベース層、コレクタ層及
びコンタクト層をいう。
的に、キャリアが存在又は移動する層をいい、ＦＥＴで
はソース・ドレイン拡散領域を含む或いは含まないチャ
ネル層、ドナー層及びコンタクト層をいい、バイポーラ
トランジスタではエミッタ層、ベース層、コレクタ層及
びコンタクト層をいう。
【００１５】また、本発明の化合物半導体集積回路装置
は、第２の視点において、フォトダイオード及びトラン
ジスタを共通の半絶縁性基板上に形成した化合物半導体
集積回路装置において、前記半絶縁性基板上に順次形成
された、ｎ導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導
体層のバンドギャップより小さなバンドギャップを有す
るノンドープの第２の半導体層と、前記第２の半導体層
と異なるエッチング特性を有するノンドープの第３の半
導体層と、前記第２の半導体層の組成と実質的に同じ組
成を有する第４の半導体層と、ｐ導電型の第５の半導体
層とを備え、前記フォトダイオードが、前記第１の半導
体層から成るｎ層、前記第２乃至第４の半導体層の少な
くとも一部から成る光吸収層、及び、前記第５の半導体
層からなるｐ層から構成される端面光入射型のフォトダ
イオードとして構成され、前記トランジスタが、前記第
１乃至第３の半導体層から成る機能層を有し、前記第１
の半導体層に接続されたソース／ドレイン電極と、前記
第３の半導体層上部に形成されたゲート電極とを備える
ことを特徴とする。
は、第２の視点において、フォトダイオード及びトラン
ジスタを共通の半絶縁性基板上に形成した化合物半導体
集積回路装置において、前記半絶縁性基板上に順次形成
された、ｎ導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導
体層のバンドギャップより小さなバンドギャップを有す
るノンドープの第２の半導体層と、前記第２の半導体層
と異なるエッチング特性を有するノンドープの第３の半
導体層と、前記第２の半導体層の組成と実質的に同じ組
成を有する第４の半導体層と、ｐ導電型の第５の半導体
層とを備え、前記フォトダイオードが、前記第１の半導
体層から成るｎ層、前記第２乃至第４の半導体層の少な
くとも一部から成る光吸収層、及び、前記第５の半導体
層からなるｐ層から構成される端面光入射型のフォトダ
イオードとして構成され、前記トランジスタが、前記第
１乃至第３の半導体層から成る機能層を有し、前記第１
の半導体層に接続されたソース／ドレイン電極と、前記
第３の半導体層上部に形成されたゲート電極とを備える
ことを特徴とする。
【００１６】ここで、上記フォトダイオードとトランジ
スタの組合せの好適な例としては、p-i-n型フォトダイ
オードと高電子移動度電界効果トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）、p-i-n型フォトダイオードとショットキゲート電
界効果トランジスタ、及び、ＭＳＭ型フォトダイオード
とＨＥＭＴの各組合せが挙げられる。
スタの組合せの好適な例としては、p-i-n型フォトダイ
オードと高電子移動度電界効果トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）、p-i-n型フォトダイオードとショットキゲート電
界効果トランジスタ、及び、ＭＳＭ型フォトダイオード
とＨＥＭＴの各組合せが挙げられる。
【００１７】
【作用】本発明の第１の視点の化合物半導体集積回路装
置では、トランジスタと共に集積化するフォトダイオー
ド（ＰＤ）を、導波路構造の端面入射型ＰＤとして構成
する。端面入射型のＰＤでは、光吸収層を構成する導波
路長を長くすることによって、光吸収層の厚みを大きく
することなく、入射光を十分に吸収することが可能にな
る。したがって、フォトダイオード及びトランジスタの
一部の層を共通の層として形成しても、トランジスタ及
びＰＤの高速性を犠牲にすることはなく、十分な量の光
吸収が可能なＰＤをトランジスタと共通の基板上にモノ
リシック集積化することを可能にする。
置では、トランジスタと共に集積化するフォトダイオー
ド（ＰＤ）を、導波路構造の端面入射型ＰＤとして構成
する。端面入射型のＰＤでは、光吸収層を構成する導波
路長を長くすることによって、光吸収層の厚みを大きく
することなく、入射光を十分に吸収することが可能にな
る。したがって、フォトダイオード及びトランジスタの
一部の層を共通の層として形成しても、トランジスタ及
びＰＤの高速性を犠牲にすることはなく、十分な量の光
吸収が可能なＰＤをトランジスタと共通の基板上にモノ
リシック集積化することを可能にする。
【００１８】本発明の第２の視点の化合物半導体集積回
路装置では、フォトダイオードのｎ層、光吸収層及びｐ
層を、トランジスタの各機能層と共通の層として形成で
きるので、層形成における工程数が削減できる。
路装置では、フォトダイオードのｎ層、光吸収層及びｐ
層を、トランジスタの各機能層と共通の層として形成で
きるので、層形成における工程数が削減できる。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の化合物半導体集
積回路装置を成す光電子集積回路の断面図である。本実
施例の光電子集積回路は、半絶縁性ＩnＰ基板１０１上
にＨＢＴ１１１及びp-i-n型ＰＤ１１２をエピタキシャ
ル成長法により集積形成する。各エピタキシャル層とし
て、ＨＢＴ１１１のサブコレクタ層及びp-i-n型ＰＤ１
１２のｎ層を構成するｎ+−ＩnＰ層１０２、ＨＢＴ１１
１のコレクタ層及びp-i-n型ＰＤ１１２の光吸収層を構
成するｎ-−ＩnＧaＡs層１０３、ＨＢＴ１１１のベース
層及びp-i-n型ＰＤ１１２のｐ層を構成するｐ+−ＩnＧa
Ａs層１０４、ＨＢＴ１１１のエミッタ層を構成するｎ
−ＩnＰ層１０５、ＨＢＴ１１１のキャップ層を構成す
るｎ+−ＩnＧaＡs層１０６をこの順に結晶成長してい
る。エピタキシャル構造の積層順序は、図５に示した従
来の光電子集積回路の積層順序と同じとしてある。エピ
タキシャル成長法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法が採用される。
積回路装置を成す光電子集積回路の断面図である。本実
施例の光電子集積回路は、半絶縁性ＩnＰ基板１０１上
にＨＢＴ１１１及びp-i-n型ＰＤ１１２をエピタキシャ
ル成長法により集積形成する。各エピタキシャル層とし
て、ＨＢＴ１１１のサブコレクタ層及びp-i-n型ＰＤ１
１２のｎ層を構成するｎ+−ＩnＰ層１０２、ＨＢＴ１１
１のコレクタ層及びp-i-n型ＰＤ１１２の光吸収層を構
成するｎ-−ＩnＧaＡs層１０３、ＨＢＴ１１１のベース
層及びp-i-n型ＰＤ１１２のｐ層を構成するｐ+−ＩnＧa
Ａs層１０４、ＨＢＴ１１１のエミッタ層を構成するｎ
−ＩnＰ層１０５、ＨＢＴ１１１のキャップ層を構成す
るｎ+−ＩnＧaＡs層１０６をこの順に結晶成長してい
る。エピタキシャル構造の積層順序は、図５に示した従
来の光電子集積回路の積層順序と同じとしてある。エピ
タキシャル成長法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法が採用される。
【００２０】各層の厚みは、例えば、ｎ+−ＩnＰ層１０
２が１００ｎｍ、ｎ-−ＩnＧaＡs層１０３が３００ｎ
ｍ、ｐ+−ＩnＧaＡs層１０４が１００ｎｍ、ｎ−ＩnＰ
層１０５が２００ｎｍ、ｎ+−ＩnＧaＡs層１０６が１０
０ｎｍである。
２が１００ｎｍ、ｎ-−ＩnＧaＡs層１０３が３００ｎ
ｍ、ｐ+−ＩnＧaＡs層１０４が１００ｎｍ、ｎ−ＩnＰ
層１０５が２００ｎｍ、ｎ+−ＩnＧaＡs層１０６が１０
０ｎｍである。
【００２１】ＨＢＴ１１１のサブコレクタ層１０２、及
び、p-i-n型ＰＤのｎ層１０２の各露出面、並びに、Ｈ
ＢＴ１１１のキャップ層１０６の露出面には、夫々Ａu
Ｇe／Ａu電極１０７がパターン形成され、また、ＨＢＴ
１１１のベース層１０４の露出面にはＡu電極１０８が
パターン形成されている。更に、p-i-n型ＰＤ１１２の
ｐ層１０４上には、ＡuＺn／Ａu電極１０９がパターン
形成されている。これら電極は、各対応する半導体層と
オーミックコンタクトする。
び、p-i-n型ＰＤのｎ層１０２の各露出面、並びに、Ｈ
ＢＴ１１１のキャップ層１０６の露出面には、夫々Ａu
Ｇe／Ａu電極１０７がパターン形成され、また、ＨＢＴ
１１１のベース層１０４の露出面にはＡu電極１０８が
パターン形成されている。更に、p-i-n型ＰＤ１１２の
ｐ層１０４上には、ＡuＺn／Ａu電極１０９がパターン
形成されている。これら電極は、各対応する半導体層と
オーミックコンタクトする。
【００２２】上記光電子集積回路の製造工程は、エピタ
キシャル層の成長工程、素子間分離工程、ＨＢＴ及びp-
i-n 型ＰＤの各素子の形成工程、素子間の配線形成工程
の順に行なわれる。ＨＢＴ１１１のベース層１０４の表
面の露出とp-i-n型ＰＤのｐ層１０４の表面の露出、並
びに、ＨＢＴのサブコレクタ層１０２の表面の露出とp-
i-n型ＰＤのｎ層１０２表面の露出とは、それぞれ同時
にエッチングによって行うことができる。このように、
双方の工程を統合することにより、ＨＢＴ１１１及びp-
i-n型ＰＤ１１２の集積化に伴うプロセス工程の増加は
少く抑えられる。
キシャル層の成長工程、素子間分離工程、ＨＢＴ及びp-
i-n 型ＰＤの各素子の形成工程、素子間の配線形成工程
の順に行なわれる。ＨＢＴ１１１のベース層１０４の表
面の露出とp-i-n型ＰＤのｐ層１０４の表面の露出、並
びに、ＨＢＴのサブコレクタ層１０２の表面の露出とp-
i-n型ＰＤのｎ層１０２表面の露出とは、それぞれ同時
にエッチングによって行うことができる。このように、
双方の工程を統合することにより、ＨＢＴ１１１及びp-
i-n型ＰＤ１１２の集積化に伴うプロセス工程の増加は
少く抑えられる。
【００２３】入射光１１０は、p-i-n型ＰＤ１１２の端
面部分から光吸収層を成すｎ-−ＩnＧaＡs層１０３内に
入射する。本実施例の光電子集積回路では、ｎ-−ＩnＧ
aＡsコレクタ層１０３の厚みを１μｍ以下と小さくして
も、p-i-n型ＰＤ１１２の光吸収層１０３の導波路長を
十分に確保することにより、入射したレーザ光を効率よ
く吸収することができる。従って、ＨＢＴ１１１及びp-
i-n型ＰＤ１１２の高速性を損なうことなく、p-iーn型Ｐ
Ｄにおける光吸収効率を高めることが出来る。
面部分から光吸収層を成すｎ-−ＩnＧaＡs層１０３内に
入射する。本実施例の光電子集積回路では、ｎ-−ＩnＧ
aＡsコレクタ層１０３の厚みを１μｍ以下と小さくして
も、p-i-n型ＰＤ１１２の光吸収層１０３の導波路長を
十分に確保することにより、入射したレーザ光を効率よ
く吸収することができる。従って、ＨＢＴ１１１及びp-
i-n型ＰＤ１１２の高速性を損なうことなく、p-iーn型Ｐ
Ｄにおける光吸収効率を高めることが出来る。
【００２４】本実施例においては、端面入射型の導波路
型p-i-n型ＰＤを採用している。この型式のp-i-n型ＰＤ
は、光カップラー及び光スイッチ等の光部品と同一基板
上に集積化することが特に容易であるため、本実施例の
化合物半導体集積回路装置は、波長分割多重通信、コヒ
ーレント光通信等のシステムに適用しやすい光電子集積
回路として構成することが可能となる。
型p-i-n型ＰＤを採用している。この型式のp-i-n型ＰＤ
は、光カップラー及び光スイッチ等の光部品と同一基板
上に集積化することが特に容易であるため、本実施例の
化合物半導体集積回路装置は、波長分割多重通信、コヒ
ーレント光通信等のシステムに適用しやすい光電子集積
回路として構成することが可能となる。
【００２５】なお、上記実施例では、光通信で主として
用いられる、１．３〜１．５μｍ帯のレーザ光への適用
を考えて、ＩnＰ系のp-i-nＰＤ／ＨＢＴについて述べた
が、ＧaＡs系のp-i-nＰＤ／ＨＢＴにおいても同じよう
な効果が期待できる。ＧaＡs系の場合には、０．８μｍ
帯のレーザ光への適用が可能であり、特に、光インター
コネクション等への応用が期待される。
用いられる、１．３〜１．５μｍ帯のレーザ光への適用
を考えて、ＩnＰ系のp-i-nＰＤ／ＨＢＴについて述べた
が、ＧaＡs系のp-i-nＰＤ／ＨＢＴにおいても同じよう
な効果が期待できる。ＧaＡs系の場合には、０．８μｍ
帯のレーザ光への適用が可能であり、特に、光インター
コネクション等への応用が期待される。
【００２６】図２は、本発明の第２の実施例の光電子集
積回路を示す。本実施例は、共通の半絶縁性ＩnＰ基板
２０１上に、ＨＥＭＴ２１４及びp-i-n型ＰＤ２１５を
結晶成長した例である。半絶縁性ＩnＰ基板２０１上
に、ＩnＰバッファ層２０２、ｎ−ＩnＡlＡs層２０３、
ｉ−ＩnＧaＡs層２０４、ｉ−ＩnＡlＡs層２０５、ｉ−
ＩnＧaＡs層２０６、ｐ−ＩnＰ層２０７をこの順にエピ
タキシャル成長法で形成している。
積回路を示す。本実施例は、共通の半絶縁性ＩnＰ基板
２０１上に、ＨＥＭＴ２１４及びp-i-n型ＰＤ２１５を
結晶成長した例である。半絶縁性ＩnＰ基板２０１上
に、ＩnＰバッファ層２０２、ｎ−ＩnＡlＡs層２０３、
ｉ−ＩnＧaＡs層２０４、ｉ−ＩnＡlＡs層２０５、ｉ−
ＩnＧaＡs層２０６、ｐ−ＩnＰ層２０７をこの順にエピ
タキシャル成長法で形成している。
【００２７】各層の厚みは、例えば、ＩnＰバッファ層
２０２が１００ｎｍ、ｎ-−ＩnＡlＡs層２０３が５００
ｎｍ、i−ＩnＧaＡs層２０４が２０ｎｍ、i−ＩnＡlＡs
層２０５が５ｎｍ、i−ＩnＧaＡs層２０６が４０ｎｍ、
ｐ−ＩnＰ層２０７が５００ｎｍである。
２０２が１００ｎｍ、ｎ-−ＩnＡlＡs層２０３が５００
ｎｍ、i−ＩnＧaＡs層２０４が２０ｎｍ、i−ＩnＡlＡs
層２０５が５ｎｍ、i−ＩnＧaＡs層２０６が４０ｎｍ、
ｐ−ＩnＰ層２０７が５００ｎｍである。
【００２８】ＨＥＭＴ２１４は、ＩnＰバッファ層２０
２上に形成されたｎ−ＩnＡlＡs層２０３から成る電子
供給層、及び、ｉ−ＩnＧaＡs層２０４から成る電子走
行層を備えたメサ構造に形成されている。ＨＥＭＴ２１
４には、電子供給層２０４上にエッチストップ層を成す
ｉ−ＩnＡｌＡs層２０５が形成されている。Ｔi／Ｐt／
Ａu電極２０９は、絶縁膜２１２の開口を介してｉ−Ｉn
ＡlＡs層２０５とコンタクトし、ここにショットキ接合
が形成される。また、電子走行層２０３上には、絶縁膜
２１２を貫通してＡuＧeＮi／Ａuから成るソース／ドレ
イン電極２０８がオーミック電極として形成されてい
る。
２上に形成されたｎ−ＩnＡlＡs層２０３から成る電子
供給層、及び、ｉ−ＩnＧaＡs層２０４から成る電子走
行層を備えたメサ構造に形成されている。ＨＥＭＴ２１
４には、電子供給層２０４上にエッチストップ層を成す
ｉ−ＩnＡｌＡs層２０５が形成されている。Ｔi／Ｐt／
Ａu電極２０９は、絶縁膜２１２の開口を介してｉ−Ｉn
ＡlＡs層２０５とコンタクトし、ここにショットキ接合
が形成される。また、電子走行層２０３上には、絶縁膜
２１２を貫通してＡuＧeＮi／Ａuから成るソース／ドレ
イン電極２０８がオーミック電極として形成されてい
る。
【００２９】p-ｉ-n型ＰＤ２１５は、ＩnＰバッファ層
２０２上に形成されたｎ−ＩnＡlＡs層２０３から成る
ｎ層と、ｉ−ＩnＧaＡｓ層２０４、ｉ−ＩnＡｌＡｓ層
２０５及びｉ−ＩnＧaＡＳ層２０６から成る真性層と、
ｐ−ＩnＰ層２０７から成るｐ層とを備えており、ＨＥ
ＭＴと同様にメサ構造に形成される。ｎ−ＩnＡlＡs層
２０３には、絶縁膜２１２を貫通するＡuＧeＮi／Ａuか
ら成るｎ電極２１１がオーミック電極として接続され、
また、ｐ−ＩnＰ層２０７には、ＡuＺn／Ａuから成るｐ
電極２１０が同様にオーミック電極として接続されてい
る。入射光２１３は、光吸収層２０６の端面から光吸収
層２０６に入射する。
２０２上に形成されたｎ−ＩnＡlＡs層２０３から成る
ｎ層と、ｉ−ＩnＧaＡｓ層２０４、ｉ−ＩnＡｌＡｓ層
２０５及びｉ−ＩnＧaＡＳ層２０６から成る真性層と、
ｐ−ＩnＰ層２０７から成るｐ層とを備えており、ＨＥ
ＭＴと同様にメサ構造に形成される。ｎ−ＩnＡlＡs層
２０３には、絶縁膜２１２を貫通するＡuＧeＮi／Ａuか
ら成るｎ電極２１１がオーミック電極として接続され、
また、ｐ−ＩnＰ層２０７には、ＡuＺn／Ａuから成るｐ
電極２１０が同様にオーミック電極として接続されてい
る。入射光２１３は、光吸収層２０６の端面から光吸収
層２０６に入射する。
【００３０】上記実施例の光電子集積回路の製造では、
各エピタキシャル層の成長工程、p-i-n型ＰＤ部分を規
定するための、ｐ−ＩnＰ層２０７及びｉ−ＩnＧaＡs層
２０６のエッチング工程、p-i-n型ＰＤ２１５及びＨＥ
ＭＴ２１４のｎ−オーミックコンタクト部の露出のため
の、ｉ−ＩnＡlＡs層２０５、ｉ−ＩnＧaＡs層２０４の
エッチング工程、素子分離のためのｎ−ＩnＡlＡs層２
０３及びＩnＰバッファ層２０２のエッチング工程、電
極形成工程、層間絶縁膜堆積工程、及び、配線パターン
形成工程がこの順で行われる。
各エピタキシャル層の成長工程、p-i-n型ＰＤ部分を規
定するための、ｐ−ＩnＰ層２０７及びｉ−ＩnＧaＡs層
２０６のエッチング工程、p-i-n型ＰＤ２１５及びＨＥ
ＭＴ２１４のｎ−オーミックコンタクト部の露出のため
の、ｉ−ＩnＡlＡs層２０５、ｉ−ＩnＧaＡs層２０４の
エッチング工程、素子分離のためのｎ−ＩnＡlＡs層２
０３及びＩnＰバッファ層２０２のエッチング工程、電
極形成工程、層間絶縁膜堆積工程、及び、配線パターン
形成工程がこの順で行われる。
【００３１】ｉ−ＩnＡlＡs層２０５は、ＨＥＭＴのチ
ャネル層の厚みを正確に制御するためのエッチストップ
層として利用されるものであるから、光吸収層を成すｉ
−ＩnＧaＡs層２０４及び２０６での光吸収に影響を与
えないないように、１０ｎｍ以下の厚みにすることが望
ましい。また、エッチストップ層を成すバンドギャップ
の大きなｉ−ＩnＡlＡs層２０５は、ＨＥＭＴ２１４の
Ｉ−Ｖ特性においてリーク電流が増大する「リーキー」
な特性になることを防ぐための、ショットキ・エンハン
ス層としての作用を行なう。
ャネル層の厚みを正確に制御するためのエッチストップ
層として利用されるものであるから、光吸収層を成すｉ
−ＩnＧaＡs層２０４及び２０６での光吸収に影響を与
えないないように、１０ｎｍ以下の厚みにすることが望
ましい。また、エッチストップ層を成すバンドギャップ
の大きなｉ−ＩnＡlＡs層２０５は、ＨＥＭＴ２１４の
Ｉ−Ｖ特性においてリーク電流が増大する「リーキー」
な特性になることを防ぐための、ショットキ・エンハン
ス層としての作用を行なう。
【００３２】第２の実施例では、ｎ−ＩnＡlＡs層２０
３をＨＥＭＴ２１４の電子供給層及びp-i-n型ＰＤ２１
５のｎ層に用いたが、これに用いる化合物半導体材料
は、光吸収層を成すｉ−ＩnＧaＡs層２０４及び２０６
のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する
半導体であればよく、ＩnＡlＡs層に限るものではな
い。例えば、ｎ−ＩnＰを用いることもできる。また、
ｉ−ＩnＡlＡs層２０５も、ｉ−ＩnＧaＡs層２０６との
選択エッチングが可能ならば、他の材料から成る半導体
層を用いてもよい。
３をＨＥＭＴ２１４の電子供給層及びp-i-n型ＰＤ２１
５のｎ層に用いたが、これに用いる化合物半導体材料
は、光吸収層を成すｉ−ＩnＧaＡs層２０４及び２０６
のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する
半導体であればよく、ＩnＡlＡs層に限るものではな
い。例えば、ｎ−ＩnＰを用いることもできる。また、
ｉ−ＩnＡlＡs層２０５も、ｉ−ＩnＧaＡs層２０６との
選択エッチングが可能ならば、他の材料から成る半導体
層を用いてもよい。
【００３３】端面入射型のフォトディテクタは、更に、
光カップラー、光スイッチ等の光部品と同一基板上に集
積化することが可能である。これらの光部品との集積化
により、波長分割多重通信、コヒーレント光通信等のシ
ステムに適用することもできる。
光カップラー、光スイッチ等の光部品と同一基板上に集
積化することが可能である。これらの光部品との集積化
により、波長分割多重通信、コヒーレント光通信等のシ
ステムに適用することもできる。
【００３４】本実施例では、端面入射型のp-i-n型ＰＤ
を用い、p-i-n型ＰＤのｉ層の一部及びｎ層を、ＨＥＭ
Ｔの電子供給層及び電子走行層として夫々用いる。端面
入射型のp-i-n型ＰＤにおいては、光吸収層の導波路長
を大きくすることによって、光吸収層の厚みを特に大き
くすることなく十分な光吸収を得ることが可能である。
従って、表面入射型又は裏面入射型のp-i-n型ＰＤに比
べて薄い層構造が可能になり、p-i-n型ＰＤの一部をＨ
ＥＭＴの活性層と共用することとあわせて、p-i-n型Ｐ
Ｄ部分とＨＥＭＴ部分との間で段差の小さなp-i-nＰＤ
／ＨＥＭＴ構造を得ることが可能になる。また、従来に
比してエピタキシャル構造も簡単化される。
を用い、p-i-n型ＰＤのｉ層の一部及びｎ層を、ＨＥＭ
Ｔの電子供給層及び電子走行層として夫々用いる。端面
入射型のp-i-n型ＰＤにおいては、光吸収層の導波路長
を大きくすることによって、光吸収層の厚みを特に大き
くすることなく十分な光吸収を得ることが可能である。
従って、表面入射型又は裏面入射型のp-i-n型ＰＤに比
べて薄い層構造が可能になり、p-i-n型ＰＤの一部をＨ
ＥＭＴの活性層と共用することとあわせて、p-i-n型Ｐ
Ｄ部分とＨＥＭＴ部分との間で段差の小さなp-i-nＰＤ
／ＨＥＭＴ構造を得ることが可能になる。また、従来に
比してエピタキシャル構造も簡単化される。
【００３５】図３は、本発明の第３の実施例の光電子集
積回路の断面図である。本実施例の光電子集積回路は、
半絶縁性基板を成すＩnＰ基板３０１上に、ショットキ
ゲート電界効果トランジスタ（金属・半導体電界効果ト
ランジスタ：ＭＥＳＦＥＴ）３１２と、p-i-n型ＰＤ３
１３とを形成した例である。ＭＥＳＦＥＴ３１２は、バ
ッファ層を成すｉ−ＩnＡlＡs層３０２、チャネル層を
成すｎ−ＩnＧaＡs層３０３、及び、ｉ−ＩnＡlＡs層３
０４から構成される。層間絶縁膜３０７の開口を介して
ｎ−ＩnＧaＡs層３０３とコンタクトするソース／ドレ
イン電極３０９は、ＡuＧeＮi／Ａu電極で構成され、ま
た、ゲート電極３１０は、ｉ−ＩnＡlＡs層３０４とシ
ョットキ接合を形成するＴi／Ｐt／Ａu電極から成る。
本実施例では、このｉ−ＩnＡlＡs層３０４がエッチス
トップ層として作用する。
積回路の断面図である。本実施例の光電子集積回路は、
半絶縁性基板を成すＩnＰ基板３０１上に、ショットキ
ゲート電界効果トランジスタ（金属・半導体電界効果ト
ランジスタ：ＭＥＳＦＥＴ）３１２と、p-i-n型ＰＤ３
１３とを形成した例である。ＭＥＳＦＥＴ３１２は、バ
ッファ層を成すｉ−ＩnＡlＡs層３０２、チャネル層を
成すｎ−ＩnＧaＡs層３０３、及び、ｉ−ＩnＡlＡs層３
０４から構成される。層間絶縁膜３０７の開口を介して
ｎ−ＩnＧaＡs層３０３とコンタクトするソース／ドレ
イン電極３０９は、ＡuＧeＮi／Ａu電極で構成され、ま
た、ゲート電極３１０は、ｉ−ＩnＡlＡs層３０４とシ
ョットキ接合を形成するＴi／Ｐt／Ａu電極から成る。
本実施例では、このｉ−ＩnＡlＡs層３０４がエッチス
トップ層として作用する。
【００３６】p-ｉ-n型ＰＤ３１３は、ＭＥＳＦＥＴ３１
２の各層と夫々共通の層を構成するｉ−ＩnＡlＡsバッ
ファ層３０２、ｎ−ＩnＧaＡs層３０３及びｉ−ＩnＡl
Ａs層３０４と、その上に順次形成された、ｉ−ＩnＧa
Ａs層３０５及びｐ−ＩnＰ層３０６とから構成される。
ｐ電極３０８はｐ−ＩnＰ層３０６とオーミックコンタ
クトし、また、ｎ電極３０９はｎ−ＩnＧaＡs層３０３
とオーミックコンタクトする。ここで、p-i-n型ＰＤ３
１３の入射光３１１は、ｉ−ＩnＧaＡs層３０５の端面
から入射する。
２の各層と夫々共通の層を構成するｉ−ＩnＡlＡsバッ
ファ層３０２、ｎ−ＩnＧaＡs層３０３及びｉ−ＩnＡl
Ａs層３０４と、その上に順次形成された、ｉ−ＩnＧa
Ａs層３０５及びｐ−ＩnＰ層３０６とから構成される。
ｐ電極３０８はｐ−ＩnＰ層３０６とオーミックコンタ
クトし、また、ｎ電極３０９はｎ−ＩnＧaＡs層３０３
とオーミックコンタクトする。ここで、p-i-n型ＰＤ３
１３の入射光３１１は、ｉ−ＩnＧaＡs層３０５の端面
から入射する。
【００３７】図４は、本発明の第４の実施例の光電子集
積回路の断面図である。本実施例の光電子集積回路は、
半絶縁性基板であるＩnＰ基板４０１上に、ＨＥＭＴ４
１１及び金属−半導体−金属フォトダイオード（Metal-
Semiconductor-Metal PD：ＭＳＭ型ＰＤ）４１２を形成
した例である。ＨＥＭＴ４１１は、半絶縁性基板４０１
上に形成された、バッファ層を成すｉ−ＩnＡlＡs層４
０２と、電子走行層を成すｉ−ＩnＧaＡs層４０３と、
エッチストップ層を成すｉ−ＩnＧaＰ層４０４と、電子
供給層を成すｎ−ＩnＡlＡs層４０５と、キャップ層を
成すｎ+−ＩnＧaＡs層４０６とから構成される。キャッ
プ層４０６には、ＡuＧeＮi／Ａuから成るソース／ドレ
イン電極４０９が絶縁膜４０７の開口を介してオーミッ
クコンタクトし、また、Ｔi／Ｐｔ／Ａuから成るゲート
電極４０８は、ｎ−ＩnＡlＡs層４０５とショットキ接
合を形成する。
積回路の断面図である。本実施例の光電子集積回路は、
半絶縁性基板であるＩnＰ基板４０１上に、ＨＥＭＴ４
１１及び金属−半導体−金属フォトダイオード（Metal-
Semiconductor-Metal PD：ＭＳＭ型ＰＤ）４１２を形成
した例である。ＨＥＭＴ４１１は、半絶縁性基板４０１
上に形成された、バッファ層を成すｉ−ＩnＡlＡs層４
０２と、電子走行層を成すｉ−ＩnＧaＡs層４０３と、
エッチストップ層を成すｉ−ＩnＧaＰ層４０４と、電子
供給層を成すｎ−ＩnＡlＡs層４０５と、キャップ層を
成すｎ+−ＩnＧaＡs層４０６とから構成される。キャッ
プ層４０６には、ＡuＧeＮi／Ａuから成るソース／ドレ
イン電極４０９が絶縁膜４０７の開口を介してオーミッ
クコンタクトし、また、Ｔi／Ｐｔ／Ａuから成るゲート
電極４０８は、ｎ−ＩnＡlＡs層４０５とショットキ接
合を形成する。
【００３８】ＭＳＭ型ＰＤは、i−ＩnＡlＡsバッファ層
４０２上に形成され、フォトディテクタとしての活性層
を成すｉ−ＩnＧaＡs層４０３及びエッチストップ層を
成すｉ−ＩnＧaＰ層４０４とを有し、ｉ−ＩnＧaＰ層４
０４とＴi／Ｐｔ／Ａu電極４０８とがショットキ接合を
形成する。入射光４１０は、光吸収層を成すｉ−ＩnＧa
Ａs層４０３の端面から入射する。信号電流は、一対の
櫛形のショットキ電極を構成するＴi／Ｐt／Ａu電極４
０８から取り出される。
４０２上に形成され、フォトディテクタとしての活性層
を成すｉ−ＩnＧaＡs層４０３及びエッチストップ層を
成すｉ−ＩnＧaＰ層４０４とを有し、ｉ−ＩnＧaＰ層４
０４とＴi／Ｐｔ／Ａu電極４０８とがショットキ接合を
形成する。入射光４１０は、光吸収層を成すｉ−ＩnＧa
Ａs層４０３の端面から入射する。信号電流は、一対の
櫛形のショットキ電極を構成するＴi／Ｐt／Ａu電極４
０８から取り出される。
【００３９】上記各実施例では、何れもp-i-n型ＰＤ及
びＭＳＭ型ＰＤの光吸収層の端面から信号光を入射する
構成を採用したので、光吸収層の厚みを小さく抑えなが
ら光吸収効率を高めることが可能になる。
びＭＳＭ型ＰＤの光吸収層の端面から信号光を入射する
構成を採用したので、光吸収層の厚みを小さく抑えなが
ら光吸収効率を高めることが可能になる。
【００４０】ここで、第１の実施例の構成を採用する場
合には、光吸収層の厚みを小さく抑えることにより、光
吸収層と共通の層として形成されるトランジスタのコレ
クタ層の厚みも小さく抑えることが出来るので、トラン
ジスタの高速性能を高く維持することが出来る。
合には、光吸収層の厚みを小さく抑えることにより、光
吸収層と共通の層として形成されるトランジスタのコレ
クタ層の厚みも小さく抑えることが出来るので、トラン
ジスタの高速性能を高く維持することが出来る。
【００４１】また、第２乃至第４の実施例では、光吸収
層の厚みを小さく抑えることにより、ＰＤ部分とトラン
ジスタ部分との間の段差を小さく抑えることが可能とな
り、良好なトランジスタ特性及び配線の信頼性を確保す
ることが出来る。更にエピタキシャル層の一部にエッチ
ストップ層を形成したことにより、その下層のエピタキ
シャル層の厚みの正確な制御が可能になり、トランジス
タ部分におけるしきい値電圧の正確な制御も良好に行な
われる。
層の厚みを小さく抑えることにより、ＰＤ部分とトラン
ジスタ部分との間の段差を小さく抑えることが可能とな
り、良好なトランジスタ特性及び配線の信頼性を確保す
ることが出来る。更にエピタキシャル層の一部にエッチ
ストップ層を形成したことにより、その下層のエピタキ
シャル層の厚みの正確な制御が可能になり、トランジス
タ部分におけるしきい値電圧の正確な制御も良好に行な
われる。
【００４２】以上、本発明の化合物半導体集積回路装置
をその好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の化
合物半導体集積回路装置は、上記実施例の構成にのみ限
定されるものではなく、上記実施例の構成から種々の修
正及び変更を施したものも本発明の化合物半導体集積回
路装置に含まれる。
をその好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の化
合物半導体集積回路装置は、上記実施例の構成にのみ限
定されるものではなく、上記実施例の構成から種々の修
正及び変更を施したものも本発明の化合物半導体集積回
路装置に含まれる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の第１の視点の化合物半導体集積
回路装置によれば、トランジスタの高速性を損うことな
く、或いは、良好なトランジスタ特性を維持すると共に
信頼性が高い配線の形成を可能にしつつ、充分な光吸収
効率を有するフォトディテクタを実現する光電子集積回
路を得ることが出来る。
回路装置によれば、トランジスタの高速性を損うことな
く、或いは、良好なトランジスタ特性を維持すると共に
信頼性が高い配線の形成を可能にしつつ、充分な光吸収
効率を有するフォトディテクタを実現する光電子集積回
路を得ることが出来る。
【００４４】本発明の第２の視点の化合物半導体集積回
路装置によれば、トランジスタ部分とフォトダイオード
部分との間の段差を小さく抑え、良好な特性を有するフ
ォトダイオード及びトランジスタを備えた光電子集積回
路装置を少ない工程数で製作できる。
路装置によれば、トランジスタ部分とフォトダイオード
部分との間の段差を小さく抑え、良好な特性を有するフ
ォトダイオード及びトランジスタを備えた光電子集積回
路装置を少ない工程数で製作できる。
【図１】本発明の第１の実施例の化合物半導体集積回路
装置の断面図。
装置の断面図。
【図２】本発明の第２の実施例の化合物半導体集積回路
装置の断面図。
装置の断面図。
【図３】本発明の第３の実施例の化合物半導体集積回路
装置の断面図。
装置の断面図。
【図４】本発明の第４の実施例の化合物半導体集積回路
装置の断面図。
装置の断面図。
【図５】従来の化合物半導体集積回路装置の一例である
p-i-nＰＤ／ＨＢＴの断面図。
p-i-nＰＤ／ＨＢＴの断面図。
【図６】従来の化合物半導体集積回路装置の一例である
p-i-nＰＤ／ＨＥＭＴの断面図。
p-i-nＰＤ／ＨＥＭＴの断面図。
１０１ 半絶縁性ＩnＰ基板 １０２ ｎ+−ＩnＰ層 １０３ ｎ-−ＩnＧaＡs層 １０４ ｐ+−ＩnＧaＡs層 １０５ ｎ−ＩnＰ層 １０６ ｎ+−ＩnＧaＡs層 １０７ ＡuＧe／Ａu電極 １０８ Ａu電極 １０９ ＡuＺn／Ａu電極 １１０ 入射光 １１１ ＨＢＴ １１２ p-i-n型ＰＤ ２０１ 半絶縁性ＩnＰ基板 ２０２ ＩnＰバッファ層 ２０３ ｎ−ＩnＡlＡs層 ２０４ ｉ−ＩnＧaＡs層 ２０５ ｉ−ＩnＡlＡs層 ２０６ ｉ−ＩnＧaＡs層 ２０７ ｐ−ＩｎＰ層 ２０８ ＡuＧeＮi／Ａu電極 ２０９ Ｔi／Ｐt／Ａu電極 ２１０ ＡuＺn／Ａu電極 ２１１ ＡuＧeＮi／Ａu電極 ２１２ 層間絶縁膜 ２１３ 入射光 ２１４ ＨＥＭＴ ２１５ p-i-n型ＰＤ ３０１ 半絶縁性ＩnＰ基板 ３０２ ｉ−ＩnＡlＡsバッファ層 ３０３ ｎ−ＩnＧaＡs層 ３０４ ｉ−ＩnＡlＡs層 ３０５ ｉ−ＩnＧaＡs層 ３０６ ｐ−ＩnＰ層 ３０７ 層間絶縁膜 ３０８ ＡuＺn／Ａu電極 ３０９ ＡuＧeＮi／Ａu電極 ３１０ Ｔi／Ｐt／Ａu電極 ３１１ 入射光 ３１２ ＭＥＳＦＥＴ ３１３ p-i-n型ＰＤ ４０１ 半絶縁性基板 ４０２ ｉ−ＩnＡlＡsバッファ層 ４０３ ｉ−ＩnＧaＡs層 ４０４ ｉ−ＩnＧaＰ層 ４０５ ｎ−ＩnＡlＡs層 ４０６ ｎ+−ＩnＧaＡs ４０７ 層間絶縁膜 ４０８ Ｔi／Ｐt／Ａu電極 ４０９ ＡuＧeＮi／Ａu電極 ４１０ 入射光 ４１１ ＨＥＭＴ ４１２ ＭＳＭ型ＰＤ
Claims (7)
- 【請求項１】 フォトダイオード及びトランジスタを共
通の半絶縁性基板上に形成した化合物半導体集積回路装
置において、 前記フォトダイオードの少なくとも光吸収層と前記トラ
ンジスタの少なくとも一部の機能層とが共通の化合物半
導体層から形成され、 前記フォトダイオードが、前記光吸収層の端面から光を
受ける端面入射型フォトダイオードとして構成されるこ
とを特徴とする化合物半導体集積回路装置。 - 【請求項２】 前記フォトダイオードがp-i-n型フォト
ダイオード又はショットキ接合型ダイオードである、請
求項１に記載の化合物半導体集積回路装置。 - 【請求項３】 前記トランジスタがヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ又は電界効果トランジスタである、請求
項１又は２に記載の化合物半導体集積回路装置。 - 【請求項４】 フォトダイオード及びトランジスタを共
通の半絶縁性基板上に形成した化合物半導体集積回路装
置において、 前記半絶縁性基板上に順次形成された、ｎ導電型の第１
の半導体層と、前記第１の半導体層のバンドギャップよ
り小さなバンドギャップを有するノンドープの第２の半
導体層と、前記第２の半導体層と異なるエッチング特性
を有するノンドープの第３の半導体層と、前記第２の半
導体層の組成と実質的に同じ組成を有する第４の半導体
層と、ｐ導電型の第５の半導体層とを備え、 前記フォトダイオードが、前記第１の半導体層から成る
ｎ層、前記第２乃至第４の半導体層の少なくとも一部か
ら成る光吸収層、及び、前記第５の半導体層からなるｐ
層から構成される端面光入射型のフォトダイオードであ
り、 前記トランジスタが、前記第１乃至第３の半導体層から
なる機能層を有し、前記第１の半導体層に接続されたソ
ース／ドレイン電極と、前記第３の半導体層上部に形成
されたゲート電極とを備えることを特徴とする化合物半
導体集積回路装置。 - 【請求項５】 前記フォトダイオードがp-i-n型フォト
ダイオードであり、前記トランジスタが高電子移動度電
界効果トランジスタである、請求項４に記載の化合物半
導体集積回路装置。 - 【請求項６】 前記フォトダイオードがp-i-n型フォト
ダイオードであり、前記トランジスタがショットキゲー
ト電界効果トランジスタである、請求項４に記載の化合
物半導体集積回路装置。 - 【請求項７】 前記フォトダイオードが金属−半導体−
金属型フォトダイオードであり、前記トランジスタが高
電子移動度電界効果トランジスタである、請求項４に記
載の化合物半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338059A JPH08186240A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 化合物半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338059A JPH08186240A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 化合物半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186240A true JPH08186240A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18314534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338059A Pending JPH08186240A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 化合物半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08186240A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444820B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2004-08-18 | 한국전자통신연구원 | 광검출기와 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 집적된 장파장 반도체 광수신 칩 |
| KR100698829B1 (ko) * | 2005-03-11 | 2007-03-23 | 한국과학기술원 | 광 수신기 제조 방법 |
| CN114566560A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-31 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 一种砷化镓激光光伏电池及其制备方法 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6338059A patent/JPH08186240A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444820B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2004-08-18 | 한국전자통신연구원 | 광검출기와 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 집적된 장파장 반도체 광수신 칩 |
| KR100698829B1 (ko) * | 2005-03-11 | 2007-03-23 | 한국과학기술원 | 광 수신기 제조 방법 |
| CN114566560A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-31 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 一种砷化镓激光光伏电池及其制备方法 |
| CN114566560B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-09-12 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 一种砷化镓激光光伏电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7471855B2 (en) | Monlithically coupled waveguide and phototransistor | |
| US6727530B1 (en) | Integrated photodetector and heterojunction bipolar transistors | |
| US5557117A (en) | Heterojunction bipolar transistor and integrated circuit device using the same | |
| US5063426A (en) | InP/InGaAs monolithic integrated photodetector and heterojunction bipolar transistor | |
| US6229189B1 (en) | Multi-function optoelectronic device structure | |
| US5185272A (en) | Method of producing semiconductor device having light receiving element with capacitance | |
| US5880489A (en) | Semiconductor photodetector | |
| US5107318A (en) | Semiconductor device having light receiving diode element with capacitance | |
| JP2599131B2 (ja) | 集積光検出器−増幅器装置 | |
| US6566724B1 (en) | Low dark current photodiode | |
| Sridhara et al. | Performance enhancement of GaInP/GaAs heterojunction bipolar phototransistors using DC base bias | |
| JPH0451988B2 (ja) | ||
| JP4109159B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| WO2016168808A1 (en) | Decoupled absorption/gain region bipolar phototransistor | |
| JPH08186240A (ja) | 化合物半導体集積回路装置 | |
| Cowles et al. | 7.1 GHz bandwidth monolithically integrated In/sub 0.53/Ga/sub 0.47/As/In/sub 0.52/Al/sub 0.48/As PIN-HBT transimpedance photoreceiver | |
| US6624449B1 (en) | Three terminal edge illuminated epilayer waveguide phototransistor | |
| JPH08316522A (ja) | Ｈｅｍｔ型光検出部を備えた光検出器 | |
| JP2570424B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| KR100444820B1 (ko) | 광검출기와 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 집적된 장파장 반도체 광수신 칩 | |
| JP2813217B2 (ja) | 半導体装置 | |
| KR100440253B1 (ko) | 광수신기 및 그 제조 방법 | |
| JPH0832105A (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2741763B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04296054A (ja) | フォトダイオード |