JPS58170054A - 光複合半導体装置 - Google Patents
光複合半導体装置Info
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- JPS58170054A JPS58170054A JP57053088A JP5308882A JPS58170054A JP S58170054 A JPS58170054 A JP S58170054A JP 57053088 A JP57053088 A JP 57053088A JP 5308882 A JP5308882 A JP 5308882A JP S58170054 A JPS58170054 A JP S58170054A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は光複合半導体素子に係り、特にフォトダイオー
ド（以下ＰＤと記す）と電界効果トランジスタ（以下Ｆ
ＥＴと記す）をプレーナ型に一体に構成した光複合半導
体装置に関する。
ド（以下ＰＤと記す）と電界効果トランジスタ（以下Ｆ
ＥＴと記す）をプレーナ型に一体に構成した光複合半導
体装置に関する。
（２）技術の背景
近時、波長１〜２μｍに光ファイバーが低分散。
低損失を有することが発表されて以来、ｍ−ｖ族化合物
半導体受光素子の研究が行われている。これらはＩｎＰ
（インジウム燐）に格子整合がとれた１ｎＧａＡａ
（インジウムガリウムヒ素）が波長１〜１．６μｍに感
度を有するために受光素子として利用されている。
半導体受光素子の研究が行われている。これらはＩｎＰ
（インジウム燐）に格子整合がとれた１ｎＧａＡａ
（インジウムガリウムヒ素）が波長１〜１．６μｍに感
度を有するために受光素子として利用されている。
一方、これら受光素子をＦＥＴ等を用いて増幅する場合
には単体構成されたＰＤと、同じく単体または集積化し
たＦＥＴとを外部ワイヤ等を介して接続するようにされ
ていたが、これらＰＤとＦＥＴを一体の基板上に同時に
集積化するよう゛にしたものも提案され始めている。
には単体構成されたＰＤと、同じく単体または集積化し
たＦＥＴとを外部ワイヤ等を介して接続するようにされ
ていたが、これらＰＤとＦＥＴを一体の基板上に同時に
集積化するよう゛にしたものも提案され始めている。
このような光複合半導体素子を製作する場合にはＦＥＴ
を基本に考えて、ＦＥＴ部とＰＤ部を構成させるために
基板としては半絶縁性のＩｎＰ等が用いられているので
プレーナ型に構成できずメサ構成をとらざるを得す、プ
レーナ型の光複合半導体素子が要望されていた。
を基本に考えて、ＦＥＴ部とＰＤ部を構成させるために
基板としては半絶縁性のＩｎＰ等が用いられているので
プレーナ型に構成できずメサ構成をとらざるを得す、プ
レーナ型の光複合半導体素子が要望されていた。
（３）従来技術と問題点
第１図は従来のＰＤとＦＥＴとを一体に集積化した光複
合半導体素子の回路図を、第２図はその光複合半導体素
子の構造を示す側断面図、第３図は他の実施例を示す光
複合半導体素子の構造を示す側断面図、第４図はプレー
ナ型のＰＤＯ側断面断面図り、第１図においては、ＰＤ
の両端は抵抗器Ｒ１を介して端子ＴＩ、Ｔ２に接続され
、ＰＤの一端とＦＥＴのゲートＧはライン２を介して接
続され、ＦＥＴのソースＳは接地電位已に、ドレインは
抵抗器Ｒ２を介して端子Ｔ３に接続されている。この構
造において、端子ＴＩ、Ｔ３に＋５Ｖ程度の電圧を加え
ＰＤに光１を与えれば光は電気信号に変換されてＦＥＴ
で増幅さた電気信号を該ＦＥＴのドレインＤに得ること
ができる。
合半導体素子の回路図を、第２図はその光複合半導体素
子の構造を示す側断面図、第３図は他の実施例を示す光
複合半導体素子の構造を示す側断面図、第４図はプレー
ナ型のＰＤＯ側断面断面図り、第１図においては、ＰＤ
の両端は抵抗器Ｒ１を介して端子ＴＩ、Ｔ２に接続され
、ＰＤの一端とＦＥＴのゲートＧはライン２を介して接
続され、ＦＥＴのソースＳは接地電位已に、ドレインは
抵抗器Ｒ２を介して端子Ｔ３に接続されている。この構
造において、端子ＴＩ、Ｔ３に＋５Ｖ程度の電圧を加え
ＰＤに光１を与えれば光は電気信号に変換されてＦＥＴ
で増幅さた電気信号を該ＦＥＴのドレインＤに得ること
ができる。
このようなＰＤとＦＥＴを同一基板上に集積した光複合
半導体素子としては例えば１９８０年第１６巻のＥｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ １ｅｔｔｅｒｓ第３５３頁に記載さ
れている第２図に図示した如き構造が公知である。
半導体素子としては例えば１９８０年第１６巻のＥｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ １ｅｔｔｅｒｓ第３５３頁に記載さ
れている第２図に図示した如き構造が公知である。
第２図において、光複合半導体素子３としては半絶縁性
基板４２例えばＩｎＰ（インジウム燐）を用いて、該半
絶縁性基板４上にＮ−１ｎＧａＡａ（Ｎ型−インジウム
ガリウムヒ素）層５を形成すると共にさらにＮ−１ｎＧ
ａＡａ層５上にＰ−ＩｎＧａＡｓ層６を形成した後にＮ
−ＩｎＧａＡｓ層５までメサ型にエツチング８を行った
後にＦＥＴ部分のゲートＧ、ソースＳ及びドレインＤ１
並びにＰＤ部の端子Ｔ１．Ｔ２を引き出すための金属電
極７を形成している。
基板４２例えばＩｎＰ（インジウム燐）を用いて、該半
絶縁性基板４上にＮ−１ｎＧａＡａ（Ｎ型−インジウム
ガリウムヒ素）層５を形成すると共にさらにＮ−１ｎＧ
ａＡａ層５上にＰ−ＩｎＧａＡｓ層６を形成した後にＮ
−ＩｎＧａＡｓ層５までメサ型にエツチング８を行った
後にＦＥＴ部分のゲートＧ、ソースＳ及びドレインＤ１
並びにＰＤ部の端子Ｔ１．Ｔ２を引き出すための金属電
極７を形成している。
第３図は昭和５６年春の応用物理学会予稿集第２２３頁
に記載された光複合半導体素子３の構造であり、半絶縁
性基板４の上に１．５μｍ厚でＮ−１ｎＰ層９を形成し
、該Ｎ−１ｎＰ層に第２図ではジャンクシラン型ＦＥＴ
であったがＭＩＳ構造（金属−絶縁体一半導体）のＦＥ
Ｔを構成してもよく、ＰＤ部はＮ−１ｎＰ層９にＮ−１
ｎＧａＡａ層５を設けると共にさらにＰ”−１ｎＧａＡ
ａ層６を層５上に形成してＰＤ用金金属電極７７を蒸着
し、ＦＥＴ部分は通常のＭ■Ｓ構造、すなわちソース領
域、ドレイン領域を形成しゲートＧ、ドレインＤ、ソー
スＳ用の金属電極７．７を形成している。
に記載された光複合半導体素子３の構造であり、半絶縁
性基板４の上に１．５μｍ厚でＮ−１ｎＰ層９を形成し
、該Ｎ−１ｎＰ層に第２図ではジャンクシラン型ＦＥＴ
であったがＭＩＳ構造（金属−絶縁体一半導体）のＦＥ
Ｔを構成してもよく、ＰＤ部はＮ−１ｎＰ層９にＮ−１
ｎＧａＡａ層５を設けると共にさらにＰ”−１ｎＧａＡ
ａ層６を層５上に形成してＰＤ用金金属電極７７を蒸着
し、ＦＥＴ部分は通常のＭ■Ｓ構造、すなわちソース領
域、ドレイン領域を形成しゲートＧ、ドレインＤ、ソー
スＳ用の金属電極７．７を形成している。
１：
上述の如き光複合半導体素子はＦＥＴ形成を基礎に半絶
縁性基板の選択を行っていることと、第４図に示すよう
に高感度のＰＤを例えばプレーナ型に構成するとすれば
基板１０上に低濃度≦ｌＸｌ０”ｃｌｌ−３（高抵抗）
の動作層１１を必要とし、逆方向電圧をウェハ表面Ｎ”
Ｐ＋領域１３．１２の金属電極７゜７に加えた場合は動
作層１１の高抵抗のために空乏層１４が拡がってＰＤと
して正常な動作が得られなくなるの÷第２図及び第３図
に示す如くメサ型として端子Ｔ Ｉ、 Ｔ ｔに接続さ
れた金属電極７の如＜ＰＤの光吸収層表面から充分下方
に電極を配している。
縁性基板の選択を行っていることと、第４図に示すよう
に高感度のＰＤを例えばプレーナ型に構成するとすれば
基板１０上に低濃度≦ｌＸｌ０”ｃｌｌ−３（高抵抗）
の動作層１１を必要とし、逆方向電圧をウェハ表面Ｎ”
Ｐ＋領域１３．１２の金属電極７゜７に加えた場合は動
作層１１の高抵抗のために空乏層１４が拡がってＰＤと
して正常な動作が得られなくなるの÷第２図及び第３図
に示す如くメサ型として端子Ｔ Ｉ、 Ｔ ｔに接続さ
れた金属電極７の如＜ＰＤの光吸収層表面から充分下方
に電極を配している。
しかし、このようなメサ構造ではＰＤ部分を動作させる
ために印加する逆方向電圧によって電流が増加するとノ
イズ増加につながり、メサ構成させた傾斜部へのパッシ
ベーションが難しい問題があり、ＰＤとして必要な信頼
性が確保できない欠点を有していた。
ために印加する逆方向電圧によって電流が増加するとノ
イズ増加につながり、メサ構成させた傾斜部へのパッシ
ベーションが難しい問題があり、ＰＤとして必要な信頼
性が確保できない欠点を有していた。
（４）発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、基板として高濃度１ｎ
Ｐを用いてＰＤを構成してプレーナ型とすることで高信
頼性を有するＰＤを提供することを目的とするものであ
る。
Ｐを用いてＰＤを構成してプレーナ型とすることで高信
頼性を有するＰＤを提供することを目的とするものであ
る。
（５）発明の構成
本発明の特徴とするところは、基板上にフォトダイオー
ド等の受光半導体素子と電界効果トランジスタを一体に
形成してなる光複合半導体素子において、従来基板を高
濃度にした光複合半導体素子を提供することである。
ド等の受光半導体素子と電界効果トランジスタを一体に
形成してなる光複合半導体素子において、従来基板を高
濃度にした光複合半導体素子を提供することである。
（６）発明の実施例
以下、本発明の一実施例を第５図（ａ）乃至（ｅ）に示
す光複合半導体素子の製作工程図によって説明する。
す光複合半導体素子の製作工程図によって説明する。
第５図（ａｌにおいて、１０は不純物濃度が１０６値′
３を超えるような高濃度基板例えばＮ”−１ｎＰまたは
、・−１′ｎ、よりな、基板、あり、該基板、θ上に液
相成長または気相成長によって高抵抗（≦Ｉ Ｘ １０
１５ｅｌｌ−″）のＮ−−１ｎＧａＡｓまたはＰ″″−
Ｉ ｎＧａＡａ層１１を厚さ３〜５μｍに形成する。
３を超えるような高濃度基板例えばＮ”−１ｎＰまたは
、・−１′ｎ、よりな、基板、あり、該基板、θ上に液
相成長または気相成長によって高抵抗（≦Ｉ Ｘ １０
１５ｅｌｌ−″）のＮ−−１ｎＧａＡｓまたはＰ″″−
Ｉ ｎＧａＡａ層１１を厚さ３〜５μｍに形成する。
次にプラズマＣＶＤ （化学蒸着法）によって第５図（
ｂ）に示すようにシリコン窒化ＷＩ４１５を１０００〜
２０００人厚に形成する。
ｂ）に示すようにシリコン窒化ＷＩ４１５を１０００〜
２０００人厚に形成する。
成長第５図（ｅ）に示すように通常の穴開は工程によっ
てシリコン窒化膜１５にＰＤとＦＥＴのソース。
てシリコン窒化膜１５にＰＤとＦＥＴのソース。
ドレイン領域形成用の窓１６．１７．１８を穴開けする
。
。
次に第５図（ｄ）に示すようにシリコン（Ｓｔ）をイオ
ン注入する。打ち込み電圧は２００Ｋ ｅＶで１０１３
〜１０”ｃｍ−”Ｃヨーｚ”ｉ’Ｐ−ＩｎＧａＡｓ１ｌ
（７）場合にはＮ＋層１２．１９．２０を形成し、Ｎ″
″−１ｎＧａＡｓ１ｌの場合にはＰ＋層を形成してＡｓ
圧下において９００℃、３０分の熱処理を行ってＳＬを
活性化する。
ン注入する。打ち込み電圧は２００Ｋ ｅＶで１０１３
〜１０”ｃｍ−”Ｃヨーｚ”ｉ’Ｐ−ＩｎＧａＡｓ１ｌ
（７）場合にはＮ＋層１２．１９．２０を形成し、Ｎ″
″−１ｎＧａＡｓ１ｌの場合にはＰ＋層を形成してＡｓ
圧下において９００℃、３０分の熱処理を行ってＳＬを
活性化する。
最後に第５図＋ｅ）に示すように、ＦＥＴのゲートの金
属電極２３にはＣｒ ／ Ａ ｕを用いてＭＩＳ型ゲー
トを作成し、他方ＰＤ層及びＦＥＴのソース。
属電極２３にはＣｒ ／ Ａ ｕを用いてＭＩＳ型ゲー
トを作成し、他方ＰＤ層及びＦＥＴのソース。
ドレイン１９．２０の金属電極２１．２５及び２２．２
４にはＡ ｕ ／ Ｇ ｅを用いてオーミックコンタク
トをとって光複合半導体素子を構成する。
４にはＡ ｕ ／ Ｇ ｅを用いてオーミックコンタク
トをとって光複合半導体素子を構成する。
ＦＥＴとＰＤ間の配線パターニングは第１図と同様の回
路構成であるがブレーナ型であるためにウェハ表面に行
うことができる。
路構成であるがブレーナ型であるためにウェハ表面に行
うことができる。
さらにＰＤ部分の電極２５も基板１０の裏面に形成する
ことができる。
ことができる。
１ 上記実施例ではＮ一層１１は１ ｎＧａＡ
ｓであったが１ｎＧａＡｓＰ等の四元層であってもよく
、さらにＩｎＰ基板１０の代りにＧａＡｓ、ＩｎＡｓ。
ｓであったが１ｎＧａＡｓＰ等の四元層であってもよく
、さらにＩｎＰ基板１０の代りにＧａＡｓ、ＩｎＡｓ。
ＧａＳｂ等を用いても同様の効果が得られる光複合半導
体素子を構成し得る。
体素子を構成し得る。
（７）発明の効果
以上、詳細に説明したように、本発明の光複合半導体素
子によればＰＤがプレーナ型で構成できるので高い信頼
度が得られることに加えてＦＥＴもブレーナ型構成でき
るので光通信に適合した高信頼性光複合半導体装置を実
現しうる効果を有する。
子によればＰＤがプレーナ型で構成できるので高い信頼
度が得られることに加えてＦＥＴもブレーナ型構成でき
るので光通信に適合した高信頼性光複合半導体装置を実
現しうる効果を有する。
第１図は従来の光複合半導体素子の回路図、第２図は従
来の光複合半導体素子の側断面図、第３図は従来の光複
合半導体素子の他の実施例を示す側断面図、第４図はＰ
Ｄをプレーナ構成するための欠点を説明するための側断
面図、第５図（ａ）〜（Ｑ）は本発明の光複合半導体素
子の製作工程図である。 ｌ・・・光、 ＰＤ・・・フォトダイオード、ＦＥＴ・
・・電界効果トランジスタ、 ２・・・ライン、 ３・
・・光複合半導体素子、 ４・・・半絶縁性基板、 ５
・・・Ｎ−１ｎＧａＡｓ層、６・・・Ｐ−ＩｎＧａＡｓ
層、 ９・・・Ｎ−１ｎＰ層、 １（１・・Ｎ”−１ｎ
ＰまたはＰ＋−ＩｎＰ等よりなる基板、 １１・・・Ｎ
−＝ＩｎＧａＡｓまたはＰ−−１ｎＧａＡｓ層、 １５
−・・シリコン窒化膜、 １２．１９．２０・・・Ｎ＋
またはＰ＋層。
来の光複合半導体素子の側断面図、第３図は従来の光複
合半導体素子の他の実施例を示す側断面図、第４図はＰ
Ｄをプレーナ構成するための欠点を説明するための側断
面図、第５図（ａ）〜（Ｑ）は本発明の光複合半導体素
子の製作工程図である。 ｌ・・・光、 ＰＤ・・・フォトダイオード、ＦＥＴ・
・・電界効果トランジスタ、 ２・・・ライン、 ３・
・・光複合半導体素子、 ４・・・半絶縁性基板、 ５
・・・Ｎ−１ｎＧａＡｓ層、６・・・Ｐ−ＩｎＧａＡｓ
層、 ９・・・Ｎ−１ｎＰ層、 １（１・・Ｎ”−１ｎ
ＰまたはＰ＋−ＩｎＰ等よりなる基板、 １１・・・Ｎ
−＝ＩｎＧａＡｓまたはＰ−−１ｎＧａＡｓ層、 １５
−・・シリコン窒化膜、 １２．１９．２０・・・Ｎ＋
またはＰ＋層。
Claims (2)
- （１）基板上に舎受光半導体棄子と電界効果トランジス
タを一体に形成してなる光複合半導体素子において、上
記基板としてへ不純物濃度半導体基板を用いたことを特
徴とする光複合半導体装置。 - （２）Ｎ”またはＰ”−１ｎＰ基板上にＮ−またはＰ−
−１ｎＧａ、ＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰをエピタキシャ
ル成長させ、該エピタキシャル成長層の不純物濃度をＩ
Ｘ １０１１０１５ａより小としてなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光複合半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053088A JPS58170054A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 光複合半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053088A JPS58170054A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 光複合半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58170054A true JPS58170054A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12933022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57053088A Pending JPS58170054A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 光複合半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58170054A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62501883A (ja) * | 1985-02-11 | 1987-07-23 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 集積光検出器−増幅器装置 |
| US4963948A (en) * | 1986-12-20 | 1990-10-16 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having level shift diode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50154083A (ja) * | 1974-05-31 | 1975-12-11 | ||
| JPS50154084A (ja) * | 1974-06-03 | 1975-12-11 | ||
| JPS5670681A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor luminous element |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57053088A patent/JPS58170054A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS50154083A (ja) * | 1974-05-31 | 1975-12-11 | ||
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| US4963948A (en) * | 1986-12-20 | 1990-10-16 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having level shift diode |
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