JPS61189663A - 半導体集積回路及びその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路及びその製造方法Info
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- JPS61189663A JPS61189663A JP3095585A JP3095585A JPS61189663A JP S61189663 A JPS61189663 A JP S61189663A JP 3095585 A JP3095585 A JP 3095585A JP 3095585 A JP3095585 A JP 3095585A JP S61189663 A JPS61189663 A JP S61189663A
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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
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0605—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
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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】
産業上の利用分野
本発明は半導体レーザとトランジスタ等をモノリシック
に集積化した半導体集積回路及びその製造方法に関する
ものである。
に集積化した半導体集積回路及びその製造方法に関する
ものである。
従来の技術
最近の光通信や元情報処理分野において、デバイスの/
」・型化、低消費電力化のため電気素子と元デバイスの
集積化素子の要望が強い。通常半導体し〜ザとこれを駆
動するトランジスタの半導体集積回路においては、トラ
ンジスタとして電界効果型トランジスタやバイポーラト
ランジスタが考えられるがモノリシック化を考えた場合
、半導体レーザとの整合からヘテロ接合型バイポーラト
ランジスタが適している。半導体レーザもヘテロ接合構
造が要求さ゛れる0従って光電子集積回路の構成デバイ
スとしては半導体レーザとして埋め込み型レーザ(BH
レーザ)、トランジスタとしてヘテロバイポーラトラン
ジスタ(HBT)の組み合わせがよく用いられる。この
従来例を第3図に示す。
」・型化、低消費電力化のため電気素子と元デバイスの
集積化素子の要望が強い。通常半導体し〜ザとこれを駆
動するトランジスタの半導体集積回路においては、トラ
ンジスタとして電界効果型トランジスタやバイポーラト
ランジスタが考えられるがモノリシック化を考えた場合
、半導体レーザとの整合からヘテロ接合型バイポーラト
ランジスタが適している。半導体レーザもヘテロ接合構
造が要求さ゛れる0従って光電子集積回路の構成デバイ
スとしては半導体レーザとして埋め込み型レーザ(BH
レーザ)、トランジスタとしてヘテロバイポーラトラン
ジスタ(HBT)の組み合わせがよく用いられる。この
従来例を第3図に示す。
(Appl、phys、Lett、vol 45(19
84)Pl 91〜P193゜) この光電子集積回路の製造方法を簡単に第3図とともに
説明する。基板1上にバッファ層2.活性層3.クラッ
ト層4を順次第1ステツプのエピタキシャル成長する。
84)Pl 91〜P193゜) この光電子集積回路の製造方法を簡単に第3図とともに
説明する。基板1上にバッファ層2.活性層3.クラッ
ト層4を順次第1ステツプのエピタキシャル成長する。
そして一部を残して逆メサエツチングを行ない、エツチ
ングされた領域に今度は埋め込み層6を第2ステンプの
エピタキシャル成長させ、その上にコレクタ6、ベース
7、エミッタ8のそれぞれの領域を順次成長させ、不純
物の拡散によりベース7に対して接触させるクラフトベ
ース9の領域を設ける。最後に半導体レーザとトランジ
スタとの電気的分離のために素子分離領域1oを形成す
る。ここで、活性層3.クラッド層4と埋め込み層6で
BHレーザを、コレクタ6、ベース7とエミッタ8でH
BTを構成している。これらの構成において、2段階の
エピタキシャル成長(この従来例では液相成長法)を用
いている。
ングされた領域に今度は埋め込み層6を第2ステンプの
エピタキシャル成長させ、その上にコレクタ6、ベース
7、エミッタ8のそれぞれの領域を順次成長させ、不純
物の拡散によりベース7に対して接触させるクラフトベ
ース9の領域を設ける。最後に半導体レーザとトランジ
スタとの電気的分離のために素子分離領域1oを形成す
る。ここで、活性層3.クラッド層4と埋め込み層6で
BHレーザを、コレクタ6、ベース7とエミッタ8でH
BTを構成している。これらの構成において、2段階の
エピタキシャル成長(この従来例では液相成長法)を用
いている。
発明が解決しようとする問題点
従来例においては、多層エピタキシャル成長において、
−変通メサエッチング工程が入ジ、2段階のエピタキシ
ャル成長になり、工程が複雑になる傾向があった0又元
通信用デバイスとして、レーザー出力がやや小さく(2
0−30mW)、しきい電へ値も40 mAと大きいと
いう欠点があった。
−変通メサエッチング工程が入ジ、2段階のエピタキシ
ャル成長になり、工程が複雑になる傾向があった0又元
通信用デバイスとして、レーザー出力がやや小さく(2
0−30mW)、しきい電へ値も40 mAと大きいと
いう欠点があった。
間1を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、化合物半導体基板
上に順次、第1の半導体層、2元あるいは3元系以上の
組成の異なった2種類以上の化合物半導体薄膜を交互に
3層以上積み重ねて構成した薄膜多層の第2の半導体層
及び第3の半導体層をエピタキシャル成長させ、上記の
薄膜多層の第2半導体層の一部を局所アニールし、第2
半導体層の単一組成の単一層とし、この領域をベース領
域とするヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)を形
成し、半導体レーザは量子井戸型レーザを用いることを
特徴とする。
上に順次、第1の半導体層、2元あるいは3元系以上の
組成の異なった2種類以上の化合物半導体薄膜を交互に
3層以上積み重ねて構成した薄膜多層の第2の半導体層
及び第3の半導体層をエピタキシャル成長させ、上記の
薄膜多層の第2半導体層の一部を局所アニールし、第2
半導体層の単一組成の単一層とし、この領域をベース領
域とするヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)を形
成し、半導体レーザは量子井戸型レーザを用いることを
特徴とする。
作 用
本発明は上記構成において、半導体レーザは量子井戸型
レーザであり、大出力及び低電流しきい値が得られる。
レーザであり、大出力及び低電流しきい値が得られる。
又1回のエピタキシャル成長で、半導体レーザとへテロ
バイポーラトランジスタが形成され、工程が簡単となる
。
バイポーラトランジスタが形成され、工程が簡単となる
。
実施例
第1図と第2図を用いて、本発明の詳細な説明する。今
、基板としてn型1np基板11を用いた場合について
述べる。基板11上に例えば有機金属気相成長法(MO
CVD)により、0.3μm厚のn InPバフ7y層
12.1 pm厚nInPクラッド層13を形成し、次
にI nGa As P (λ9=1.3μm)とIn
Pを100λずつ交互に1oペアー形成してMQW(量
子井戸)層14とし、その後1μm厚のnInPクラッ
ド層16全16する。なお、オーミックコンタクトをと
りやすくするためにI nGaAs Pキヤツプ層を追
加してもよい。
、基板としてn型1np基板11を用いた場合について
述べる。基板11上に例えば有機金属気相成長法(MO
CVD)により、0.3μm厚のn InPバフ7y層
12.1 pm厚nInPクラッド層13を形成し、次
にI nGa As P (λ9=1.3μm)とIn
Pを100λずつ交互に1oペアー形成してMQW(量
子井戸)層14とし、その後1μm厚のnInPクラッ
ド層16全16する。なお、オーミックコンタクトをと
りやすくするためにI nGaAs Pキヤツプ層を追
加してもよい。
ここで、MOW層14の一部の領域に届くまで第2図の
ように例えばYAGレーザのレーザビーム16をスキャ
ニングしなか、ら照射する。レーザ照射により熱処理さ
れた局所アニール領域17は、特にMQW層14は1.
3μ帯I n 1−xGaxAs yPl−y(x=0
.27.y=0.57)とInP (7)薄膜多層領域
カホぼ平均組成の1.1μm帯In、−!GaxA8y
P1−7(X〜0 、14. y−0、3)単一層が形
成される。このMQW層14が例えばはじめからP型で
あるとすると、この領域はベース層18となりこの層の
下はInPバッファ層12の一部であり、かつ共通して
いるn型コレクタ層19であり上部はn型InPによる
エミツタ層20であることがわかる。P型ベース層18
を上部に引き出すためと、半導体レーザとしてのPn接
合を形成するために、拡散マスクを用いてZn拡散層2
1を形成する。第1図において右側がストライブ型量子
井戸型レーザ22であり、左側はへテロバイポーラトラ
ンジスタ23であることがわかる。これら素子間の電気
的な分離は、表面からプロトンを例えば300 Key
で照射すると約2μmまで打ち込むことができ、このプ
ロトン照射領域が素子分離領域10となるOこの実施例
において、6μmストライプ量子量子型レーザは、しき
い値電流値30 mA以下、出力50 mW〜100m
W程度のものが容易に得られた。第1図において、量子
井戸型レーザ22のストライプ型のZn拡散層21とプ
ロトン照射の素子分離領域1Qは離れているが、電流狭
さくを更に効率よくするために、これらの距離をもっと
縮めてもよい。(III型InP領域をほとんどなくす
。)MOW層14にはじめはP型不純物をドーピングせ
ず、後工程において、ヘテロバイポーラトランジスタの
形成領域にのみ高濃度のP型不純物例えばZn (P〜
1018cm−3)をドーピングし、この高濃度ドーピ
ングによりMQW層14層温4多層構造を平均組成の単
一層に変化させてもよい。尚この場合は、エミッタ領域
のみ再度n型不純物を導入する必要があるが、選択拡散
により、クラフトベース層21が同時に形成される利点
がある。素子分離はプロトン照射に限らず、化学的エツ
チングあるいはドライエツチングによりエピタキシャル
層を除去して行なってもよいし、平均性を補なうため、
そのエツチング領域にポリイミドなどを埋め込んでもよ
い。
ように例えばYAGレーザのレーザビーム16をスキャ
ニングしなか、ら照射する。レーザ照射により熱処理さ
れた局所アニール領域17は、特にMQW層14は1.
3μ帯I n 1−xGaxAs yPl−y(x=0
.27.y=0.57)とInP (7)薄膜多層領域
カホぼ平均組成の1.1μm帯In、−!GaxA8y
P1−7(X〜0 、14. y−0、3)単一層が形
成される。このMQW層14が例えばはじめからP型で
あるとすると、この領域はベース層18となりこの層の
下はInPバッファ層12の一部であり、かつ共通して
いるn型コレクタ層19であり上部はn型InPによる
エミツタ層20であることがわかる。P型ベース層18
を上部に引き出すためと、半導体レーザとしてのPn接
合を形成するために、拡散マスクを用いてZn拡散層2
1を形成する。第1図において右側がストライブ型量子
井戸型レーザ22であり、左側はへテロバイポーラトラ
ンジスタ23であることがわかる。これら素子間の電気
的な分離は、表面からプロトンを例えば300 Key
で照射すると約2μmまで打ち込むことができ、このプ
ロトン照射領域が素子分離領域10となるOこの実施例
において、6μmストライプ量子量子型レーザは、しき
い値電流値30 mA以下、出力50 mW〜100m
W程度のものが容易に得られた。第1図において、量子
井戸型レーザ22のストライプ型のZn拡散層21とプ
ロトン照射の素子分離領域1Qは離れているが、電流狭
さくを更に効率よくするために、これらの距離をもっと
縮めてもよい。(III型InP領域をほとんどなくす
。)MOW層14にはじめはP型不純物をドーピングせ
ず、後工程において、ヘテロバイポーラトランジスタの
形成領域にのみ高濃度のP型不純物例えばZn (P〜
1018cm−3)をドーピングし、この高濃度ドーピ
ングによりMQW層14層温4多層構造を平均組成の単
一層に変化させてもよい。尚この場合は、エミッタ領域
のみ再度n型不純物を導入する必要があるが、選択拡散
により、クラフトベース層21が同時に形成される利点
がある。素子分離はプロトン照射に限らず、化学的エツ
チングあるいはドライエツチングによりエピタキシャル
層を除去して行なってもよいし、平均性を補なうため、
そのエツチング領域にポリイミドなどを埋め込んでもよ
い。
発明の効果
本発明は1回の連続エピタキシャル成長で、その多層構
造の一部を半導体レーザ、他の一部をヘテロバイポーラ
トランジスタとする半導体集積回路及びその製造方法で
、従来の2ステツプの連続エピタキシャル成長に比ベエ
ビタキシャル成長工程が簡単となる。又プレーナ構造と
しても極めて平担な構造となることは明らかである0半
導体レーザは量子井戸型レーザであり、低しきい電流値
、大出力レーザの故、元通信用の光電子集積回路にも十
分適用できる。又本発明の構成及び製造方法は化合物半
導体の材料も問わず、構造及び製造工程も簡単であり、
今後の集積回路技術に欠くことができないものである。
造の一部を半導体レーザ、他の一部をヘテロバイポーラ
トランジスタとする半導体集積回路及びその製造方法で
、従来の2ステツプの連続エピタキシャル成長に比ベエ
ビタキシャル成長工程が簡単となる。又プレーナ構造と
しても極めて平担な構造となることは明らかである0半
導体レーザは量子井戸型レーザであり、低しきい電流値
、大出力レーザの故、元通信用の光電子集積回路にも十
分適用できる。又本発明の構成及び製造方法は化合物半
導体の材料も問わず、構造及び製造工程も簡単であり、
今後の集積回路技術に欠くことができないものである。
の実施例を説明する図、第3図は従来の一体化素子の断
面図である。 10・・・・・・素子分離領域、11・・・・・・In
P基板、13 ・・・・InP クラッド層、14・
・・・・・MQW層、15・・・・・・InP クラ
ッド層、18・・・・・・ベース層、19・・・・・コ
レクタ領域、20・・・・・エミツタ層、22・・・・
量子井戸型レーザ、23・・・・・ヘテロバイポーラト
ランジスタ。
面図である。 10・・・・・・素子分離領域、11・・・・・・In
P基板、13 ・・・・InP クラッド層、14・
・・・・・MQW層、15・・・・・・InP クラ
ッド層、18・・・・・・ベース層、19・・・・・コ
レクタ領域、20・・・・・エミツタ層、22・・・・
量子井戸型レーザ、23・・・・・ヘテロバイポーラト
ランジスタ。
Claims (6)
- (1)化合物半導体基板上に、第1の半導体層、2元あ
るいは3元系以上の組成の異なる2種類以上の化合物半
導体薄膜を交互に3層以上積層して構成した薄膜多層の
第2半導体層及び第3半導体層を形成し、上記第2の半
導体層の一部をベース領域とするヘテロバイポーラトラ
ンジスタを含む半導体集積回路。 - (2)第2半導体層を活性層とする量子井戸型レーザも
含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半
導体集積回路。 - (3)薄膜多層からなる第2半導体層の一部のベース領
域となるべき領域が、第2半導体層の平均組成としての
単一層であることを特徴とする特許請求第1項に記載の
半導体集積回路。 - (4)化合物半導体基板上に順次、第1の半導体層、2
元あるいは3元系以上の組成の異なった2種類以上の化
合物半導体薄膜を交互に3層以上積み重ねて構成した薄
膜多層の第2の半導体層及び第3の半導体層を連続エピ
タキシャル成長し、上記の第2半導体層の一部を局所ア
ニールするかあるいは高濃度の不純物を導入することを
特徴とする半導体集積回路の製造方法。 - (5)各半導体素子はプロトン照射あるいは、化学的エ
ッチングにより電気的に分離することを特徴とする特許
請求の範囲第4項に記載の半導体集積回路の製造方法。 - (6)局所アニールがレーザ照射で行なわれることを特
徴とする特許請求の範囲第4項に記載の半導体集積回路
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3095585A JPS61189663A (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 半導体集積回路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3095585A JPS61189663A (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 半導体集積回路及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61189663A true JPS61189663A (ja) | 1986-08-23 |
Family
ID=12318100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3095585A Pending JPS61189663A (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 半導体集積回路及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61189663A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6384150A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路 |
JPH04212232A (ja) * | 1990-03-15 | 1992-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 回路遮断器 |
-
1985
- 1985-02-19 JP JP3095585A patent/JPS61189663A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6384150A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路 |
JPH04212232A (ja) * | 1990-03-15 | 1992-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 回路遮断器 |
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