JPS5963753A - 積層化合物半導体集積回路 - Google Patents

積層化合物半導体集積回路

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JPS5963753A
JPS5963753A JP17328782A JP17328782A JPS5963753A JP S5963753 A JPS5963753 A JP S5963753A JP 17328782 A JP17328782 A JP 17328782A JP 17328782 A JP17328782 A JP 17328782A JP S5963753 A JPS5963753 A JP S5963753A
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compound semiconductor
mesh
gaas
electrode
single crystal
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JPS634952B2 (ja
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Toshimasa Ishida
俊正 石田
Yoshiaki Sano
佐野 芳明
Yasushi Kawakami
康 川上
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/8252Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using III-V technology

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、IC@t−2@以上積層して構成さnる積
層化合物半導体集積回路に関する。
微細加工技術の進展に伴ない集積回路の高密匠化は加迎
度的に進展した。しかしながら、二次元的な集積度増大
の方図にに限界が見えはじめて−る。この壁會破る技術
として、IC1m’i多層積シし1儂内、喘@配騙を行
う三冬元IC技術が照屋である。三次元ICt−どのよ
うな溝−aおよび製造技術で実現するかにっ匹ては現状
では模索段階でめハ多ぐの技術的に困難な問題をか\え
てiる。
たとえば第17−と第2鳩金電気的に分離しなければな
らないが、この分離に、現在ICで用^らnているS 
i Os膜などのアモルファス絶縁膜ヲ用匹るとすると
、アモルファス膜上に半4本単結晶をVj成する技術が
必要となる。しがしながら、アモルファス膜上に単結I
IIを育成することは技術的に溪めて困峻であり、現在
の技術水準ではウェハー全面に単結晶1曽’に得ること
は婦しく、該結&1鰺のモビリティ−はバルクに比べて
l/2以下と小さい。
化合@半導体ICにおiては、I−間分離絶縁層として
半絶縁性化合物エビタキンヤルt〜を用−ることが考え
ら几る。しかしその方法は、半絶縁性化合物半導体のエ
ピタキシャル成長が容易でなく技’+Wi的に未確立で
あること、半絶縁層形成のためにドープされ′るCrな
どの不純物が熱的に動きやすいこと、さらには半絶縁性
基&全通した上下配線の技術が容易でないといった技術
上の困難性があった。
この発明は、化@−物物心導体IC複数層間分離に高純
度化合物半導体1台を用い、その中にメツシュ状の高融
点ショットキーメタル’62め込み、その′電位をN1
4差することにより層間分離および層間接続を行うこと
を特徴とし、その目的(2現在確立されている技術によ
シ植Iψ化合物半辱陣集積回路t−8易に婁現すること
にある。
以下この発明の実施例を図面を参照して貌明する。記1
図にこの発明の第1の実施例を示す図である。この図に
おいて、11は半絶縁性GaAljIL1濱晶M;板(
半絶縁性化合物半導体基板)であり。
その表面部内に扛、約0−i /’m N、h i ×
i 0”/cIIのΦヤリアーtWを有するN型caa
a単結晶−12が選択的に形成される、このN型GaA
s単結晶1錯12はFETの能動1ジとして用いらnる
、また。
基数11の表面上に昏ニジヨツトキー耳極13と。
オーミック電極および配線14が選択的に形成されるt
、cこで、ショットキーl江極13に扛タングステνな
どの高融点金用が、またオーミック逓極シよび配[14
にIa、Geが用いられる。なお、 G。
とGaAs Jr、熱膨張係数および格子定数が極めて
良く一致する。したがって、 GoはGaAg上にエピ
タキシャル成長させたもの金柑いるのが望ましい。
このようにして第11JのICをIK成するためのN 
m GaAs単結晶−12などを形成した半絶縁性Ga
As単結晶基板11上には、lX1014/dのキャリ
ア一度を有する高純[QaAs単結晶単結晶線度化合物
半導体1の)15が配置さnる。この品縄肛GaAsj
!、Ni晶r?ba 15は厚みt1μmn程度とし1
表面には、半絶縁性GaAs単結晶基ellの場合 と
金く同様に第2rglyIのICt4i1成するための
N型GaAa単結晶層16.ショット中−電極17.オ
ーミック電極および配線18が形成される。
また、PJJ紬度GaAa単結晶1ω15の厚さ方向中
央部にはりシグステシメッシュt(爆(メツシュ状の高
融点ショットキーメタル)19が埋め込まれる。
こ6タングステンメツシLLli119はメツシュの幅
および111隔が1μm 以下とされる。また、タング
ステンメツシュ層19はチップ内の1ケ所にかいてウェ
ハー表面に配置により取出されて零電位(アース14位
)に接1ノドされる、なお、タングステνは^5純度G
aAs a、結晶層15に崎してショットキー特性を有
する。
このように4jq成された第1の実施例におiては。
高純度GaAs轟結晶層15に埋め込まれたりシグスデ
ンメッシュ層19が零電位に伊続されることにより高純
度GaAs単結晶層15に9乏鳴が生じるが、 ’T;
 電位のビルトインボテノシャルによる空乏層の広がり
は1μm以上あるので高純度GaAs単結晶吻15は第
1図に斜鯉を施して示すように完全に9乏化する。した
がって、高純度GaAl単結晶+115が上下IC#の
分離−となり、この分離層により上TiC層が完全′に
分離さnる。
111図に示すこの発明の第1の実施例の構造は。
@2図に示す農造工程により具陣的に実現できる。
まず半絶縁性GaAs単結晶基板1it−用意し。
(0基板11の表面部内にづオシ注入によりN型&aS
単結晶層12を選択的に形成する、次に。
−半絶縁性GaAs単結晶基板11の、底面上に向じ〈
選択的に、りνグステノからなるショットΦ−電極13
と、G・からなるオーミック電極および配線14を形成
する。(@2図(2)参照)しかる後、ショットキー電
極13などを有する半絶縁aGaAs単結晶alt 1
1 上に、、 MO−CVD(Metal−organ
ic Chemical Vapor Deposit
ion)またはM B Pi: (Moleeular
 Bssam Ep 1taxtal )法によl 6
000程度以下の温度で高純度GaAs単結晶喘151
t−0,4〜OaS Am 程・度堆積させる。仁の場
合、ショットキー電極13と、オーζツク電極および配
線14が共に1〜2μ程度の幅であるから、こnらの上
に、GaAlの水平方向のエピタキシャル成長を利用し
てGaAs単結晶11t−堆積させることができるnま
た。オーミック電極および配線14が前述のようにGo
である場合は、G・の格子定数がGaAsのそれと一紋
して匹るため、七のG・がGaAIB単帖晶基&11上
にエピタキシャル成長したものであれば、そのGe (
オーミック電極および配m14珪に直mGaAsがエピ
タキシャル成長されるようになり、この工程は史に′4
Jt4となる。
な−・訃、ショットキー電極13と、オーミック電極卦
よひ配線14の材料には、高純度GILAI単結晶醗1
 stのエピタキシャル成長温度において特性の変化し
ないもの?J定することが淑蚤である。りνクステνや
Geは、これ會滴足している。次に。
高純度GaAa堆結蟲層151上にりシグステンメッシ
ュ層19t−形成すゐ、(第2回出l参照)しかる後、
タングステンメツシュー19會@する^純[GaAs単
結晶層15を上にさらに0.4→、5μm厚の高純度G
aAs単結−に場15yをエピタキシャル成長させる。
そして、その高純綻GaAs単結晶を曽152の狭山部
内にイオン注入によりN緘GaA■jIL結晶1116
を形成するとともに、跣面上に、ショットキー塩&17
と、オーミックを極および配axsttti成す;b。
C@2EJIC)em)以上によシ第1図のこの発明の
第1の実施例の構造が寮現される。
そして1以上のようなこの発明の@lの実施例によれば
次のような効果を有する。
(13iA在の技術水塾で容易に得られるlX10’4
m−38度の高純度GaAs単結晶層15?分離吻とし
て用いているため夾現が容易である。
(21品純度GaAs単結晶−15甲にはCr を不純
り勿として含まないため熱による素子特許の変化がiめ
て小さい。
(31すべてGaAs を基材として層拶成を行つてぃ
4ため、格子不整合による歪発生、熱膨張係数のミスマ
ツチによる応力歪の発生、そりなどが小さい。
(41りシグステシメッシュtm 19 扛アースされ
てiるため、第1−ICと第2−ICに流れる信号をシ
ールドできる。
第3図はこの発明の第2の実施例を示す図である。この
第2のiiI!′1IFJ例におiては、第1の実施−
Jと同様に配置したタングステンメツシュ層19のうち
、上下に対向した一対のN型GaAs *結晶−161
 * 12Hの部分をあらかじめ除去する。仁れは。
タングステンメツシュ層19をホトリソで形成する時の
マスクパターンにより容易に笑現できる。
この第2の実施例にお−て、タングステンメツシュ@1
9に第1の実;m例と同様に零電位であるため、1乏1
820は第3図斜線部のように広がる。
しかし、タングステンメツシュ層19の欠落した部分2
1は9乏領塚でな−ため、上下に対向したN iM G
aAs j:n、 結晶I曽16t el 2sH導通
状態となり、このことにより上下配線(@flJI播絖
)を央洩できる。まfc1欠落した部分21に対応する
非空乏領域には空乏領域(空乏を曽20)よりはき出さ
れた田ヤリアーがfj積されるため、導通抵抗が史に小
ハ1くなる。
ト、、lしたがって、第2の実施n1においては、@l
の実施例と同様の幼呆t−有すると同時に、j&!にタ
ングステンメツシュ@19を部分的に除去するのみで上
下配線を行えるため、上下配線のためのスルーホール穴
開け、11.極埋め込みとめった困難な工程を必要とし
なiと匹う効果t−有する。
6F!41Aはこの@別のI!3の実M例を示す図であ
る。この@3の実施例におiては、上下に対向した一対
のN m GaAs1単結晶1016t 、121の部
分のりシグステシメッシ二1鐙19Mf他のりシグステ
シメッシュH1j 191と不接続の状態で形成して、
そのりシグステシメッシニl−191をスルーポール電
極により我面11L極22に接続する。
仁の第3の実施例にかめt″は、タングステンメツシー
11419mo竜位を任怠に指定できるため、これをゲ
ートとした縦型FITがN mGaAs1単結晶’11
6h121f団で構成される。そして、タングステン1
7&3−+# 1 h2)fOV e)時KFE Ty
jX#7状紗となる一万、タングステンメツシュII)
 1 hに順バイアスtかけるとFETがオン状態とな
り上部NWGaAs4結晶場16*と下HB N 型G
aAs単結晶jiiJ−12tは導通状態となり、スイ
ッチ機能を有した!購下配騙を’J!現できる。この時
、他のタングステンメツシユ聯191は常にアース電位
にあり、その1分の高純度GILAI単結晶喘15は空
乏状聰とな→上下のアイソレージヨシは維持されたまま
である。
ゆえに、砧3の実施例では、@lの実施例と同保な効果
を有すると同時に、スイッチ機能をもつ上下配線?実現
できる、また、この祷造のFETは4メめて高速に動作
することが知られており、高速の上下配線を実現できる
なお1以上の第1.第2、第3の実施例においてn 、
2 層47=成の場合について述べたが、このような構
成を何回も繰り返えすことにより多Id構造が実j)!
できることは前記説明内存からも明らかである。
lだ、第1ないし第3の実施例においてはGILAIt
材料として説明したが、その他InP + InGaA
sなどの化合吻半尋体においてもこの発明扛同様に実施
例 以上詳述したようにこの発明の&f化合物半導本染績回
路によれはS現在確立さnて−る技術を用いて容易に実
現でき、さらに鳴tin)分離の外に。
1B接続、しかもスイッチ機能を有する一間炭続を容易
に実現でき、熱による素子9注の変化も極、9て小さく
できる。
【図面の簡単な説明】
、@1図はこの発明の禎礪化合物半導陣半積回路心第1
の実施例を示すWr面図、第2図は第1の実施例の偶造
を具体的に実現するための製造工程を示す断面図、第3
図および@4図はこの発明の第2、第3の実施例を示す
断面図である。 11 ・・・半絶縁性GaAa単結晶& 板* 12 
* i 2s el 6 、16s−N型GaAa単結
晶1tf、 13117・・・ショットキー奄称、14
.18・・・オーミック電極および配線、 15 * 
151el 52−AiS純[GaAs単結晶II、、
 i9* 19t*19t・・・タングステンメツシュ
lψ、21・・・りシグステシメッシュ層の欠落した部
分 特許出願人  工業技術院長 第3図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (υ半絶縁性化合物半導体基板上に形成されたIC上に
    、表面に1.Cを形成した高純度のfヒ金物半導体層を
    少なくとも一層配置し、その高純度fヒ合物半導体層の
    厚さ方向中央部にメツシュ状の高融点ショットキーメタ
    ルを埋め込み、その高融点ショットキーメタルを所定の
    電位に接続することを特徴とする積層化合物半導体集積
    回路。 (2)メツシュ状の高融点ショットキーメタルの一部を
    欠落させたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の積層化合物半導体集積回路。 (3ノメツシユ状の高融点ショットキーメタルを複数の
    部分に電気的に分離し、各々を独)lに任拐餅
JP17328782A 1982-10-04 1982-10-04 積層化合物半導体集積回路 Granted JPS5963753A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779127A (en) * 1985-07-11 1988-10-18 Nec Corporation Three-dimensional integrated circuit
US4953000A (en) * 1987-11-14 1990-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779127A (en) * 1985-07-11 1988-10-18 Nec Corporation Three-dimensional integrated circuit
US4953000A (en) * 1987-11-14 1990-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device

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