JPS62274789A - Optical and electronic integrated circuit and manufacture thereof - Google Patents

Optical and electronic integrated circuit and manufacture thereof

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JPS62274789A
JPS62274789A JP11747886A JP11747886A JPS62274789A JP S62274789 A JPS62274789 A JP S62274789A JP 11747886 A JP11747886 A JP 11747886A JP 11747886 A JP11747886 A JP 11747886A JP S62274789 A JPS62274789 A JP S62274789A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
conductivity type
integrated circuit
type
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JP11747886A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Hasumi
蓮見 裕二
Jiro Tenmiyo
天明 二郎
Hajime Asahi
一 朝日
Atsuo Yukimae
篤郎 幸前
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable manufacture of an optical and electronic integrated circuit suitable for a high speed, high reliability and high integration by a method wherein a hetero junction bipolar transistor (HBT) element is manufactured according to the ion implantation method to an epitaxial substrate for double hetero laser. CONSTITUTION:An n<+> type GaAs layer 2 to be used as the emitter electrode of an HBT is formed on a semiinsulating GaAs substrate 1. A first semiconductor layer 3 consisting of n-type wide gap AlxGa1-xAs (0<x<1) is used as the clad layer of a laser diode (LD) and as the emitter layer of the HBT. A second semiconductor layer 4 consisting of a p-type GaAs or p-type narrow gap AlyGa1-yAs (x>y) is the part to be used as the active layer of the LD, and at the same time, to be used also as the base layer of the HBT. A third semiconductor layer 5 consisting of p-type wide gap AlxGa1-xAs is the part to be used as the clad layer of the LD and to be used as the collector layer of the HBT. A p<+> type GaAs cap layer 6 is provided for realization of low resistance ohmic contact, and an insulating region 7 for interelement isolation, a p<+> type region 8 formed in high carrier concentration and a region 9 inverted to an n-type are provided.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、高速変調可能な光通信用送信器として使用す
るtめの光・電子集積回路およびその製造法に関するも
のである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a third opto-electronic integrated circuit used as a transmitter for optical communication capable of high-speed modulation and a method for manufacturing the same. It is something.

(従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕光送信
器の高速化、高信頼化上げかるには、半導体レーザとそ
れを駆動、変調する几めの電子素子を同一基板上に一体
化する方法、いわゆる光・電子集積回路(以下0EIC
と配子9の採用が効果的である。
(Problems to be solved by the prior art and the invention) In order to increase the speed and reliability of optical transmitters, it is necessary to integrate the semiconductor laser and the elaborate electronic elements that drive and modulate it on the same substrate. method, so-called opto-electronic integrated circuit (hereinafter referred to as 0EIC)
It is effective to employ the molecule 9.

この工つなQEICの例としては、柴田らの報告(を子
通信学会技術研究報告、0QE83−118 ) ′s
?工びジエーカアッ(J、 K膜をz )らの報告(A
ppl、 Phys、 Lett、37(2)、 19
80 )がある。
An example of this simple QEIC is the report by Shibata et al.
? A report by J.K. et al. (A.
ppl, Phys, Lett, 37(2), 19
80).

この内、柴田らのICは、ます液相エピタキシャル成長
法にLリレーザダイオード(以下LDと記す)として用
いられる多層エピタキシャル膜を形成し、次に、この多
層エピタキノセル膜のうち、このLD以外の部分全除去
し、除去して形成され洗清を埋込むための埋込み層を再
度液相エピタキシャル法によって成長させる。この場合
、この埋込み層t−npn構造とし、この部分にヘテロ
接合バイポーラトランジスタ(以下HBTと記す)t−
製作する点に特徴がある。
Among these, Shibata et al.'s IC first forms a multilayer epitaxial film used as an L relay laser diode (hereinafter referred to as LD) using the liquid phase epitaxial growth method, and then forms a portion of this multilayer epitaxy cell film other than the LD. The entire layer is removed, and a buried layer for burying the cleaning layer formed by the removal is grown again by liquid phase epitaxial method. In this case, this buried layer has a t-npn structure, and a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) t-
It is unique in that it is manufactured.

しかしながら、この工うにLD、HBT用の多層エピタ
キシャル膜を2回に分けて成長させることは、工程が複
雑な友め、歩留りの低下金まねく等、集積回路の製造法
として問題がある。
However, this process of growing multilayer epitaxial films for LDs and HBTs in two steps has problems as a method of manufacturing integrated circuits, such as complicating the process and reducing yield.

さらに、HBT用の多層エピタキシャル膜全埋込み層と
して使用する之め、HBTの動作に適し次エピタキシセ
ル俣の条件上満足することが難しいという欠点も有する
Furthermore, since it is used as a fully buried layer of a multilayer epitaxial film for HBT, it has the disadvantage that it is difficult to satisfy the conditions for the epitaxial cell layer suitable for HBT operation.

次に、ジエ・カアッらの提案しt素子の構造を第3図に
示し、この素子の問題点全以下で説明する。
Next, the structure of the t-element proposed by Jie Kaat et al. is shown in FIG. 3, and all the problems with this element will be explained below.

第3図は上記の報告に示され之構成を示すもので、この
素子tfl ri”−GaAa基板加上に、基板側より
第1層n −AlGaAs 21、第2層p−GaAs
22、第3層n −AtGaAg 23エピタキシヤル
Ilaを成長し、npnl造より成るHBTt−製作す
ると共に、Beイオンを第3層おからp−GaAs 2
2まで注入することで、第3層nのn −At0aAs
の一部全p型24に変え、npp構造より成るLDとし
ても動作させられる工う工夫されている。しかしながら
、このような構造には次の二つな欠点がある。
FIG. 3 shows the structure shown in the above report, in which a first layer of n-AlGaAs 21 and a second layer of p-GaAs are formed on a tfl ri''-GaAa substrate from the substrate side.
22. Grow the third layer n-AtGaAg 23 epitaxial Ila and fabricate the HBTt made of npnl structure, and add Be ions to the third layer p-GaAs 2
By implanting up to 2, n -At0aAs of the third layer n
A device has been devised in which a part of the LD is changed to all p-type 24, so that it can also be operated as an LD having an npp structure. However, such a structure has the following two drawbacks.

(イ)まずこの素子では、ベース層とのコンタクトをと
=iめ、エミツタ層nへBeイオンを注入し、n型エミ
ッタ1m 23内にp型慣域24 i設けているが、こ
のpn接合全通して、ベース22−エミッタn間にリー
ク電流が流れてしまう。
(a) First, in this device, contact with the base layer is made, Be ions are implanted into the emitter layer n, and a p-type inertial region 24i is provided within the n-type emitter 1m23. A leakage current flows between the base 22 and the emitter n throughout.

(ロ)HBTのベース層22を同時にLDの活性層とし
ても便うため、自由キャリアによる光吸収七防ぐ必要上
、この層のキャリア濃度を高く(≧5 X 10I″c
rn−’ )することかできない〇一方、HBTの動作
速度についてに、その目安となるカッCc:コレクタ容
重)で与えらnることから分かる二うに、ベース抵抗の
減少に伴って高速となる。し九がって、ベース抵抗の低
減が十分に行えないカアツらの構造では、高速動作可能
な素子を作ることが難しい。
(b) Since the base layer 22 of the HBT is also used as the active layer of the LD, it is necessary to prevent light absorption by free carriers, so the carrier concentration of this layer is set to be high (≧5×10I″c).
On the other hand, the operating speed of HBT is given by Cc (collector capacity weight), which is a guideline for HBT operation speed, which indicates that the speed increases as the base resistance decreases. . Therefore, with the structure of Kaatsu et al., in which the base resistance cannot be sufficiently reduced, it is difficult to create a device capable of high-speed operation.

f9n+基板を使い、基板下面をコレクタ電極としてい
るtめ、コレクタ容盪Ccが大きい。し九がって先程の
foの表穴から分かる1うに、HBTの高速化には適で
ない構造といえる。
Since an f9n+ substrate is used and the bottom surface of the substrate is used as the collector electrode, the collector displacement Cc is large. Finally, as can be seen from the hole in fo's table above, it can be said that this structure is not suitable for increasing the speed of HBT.

に)コレクタ電極が基板下面にある九め、素子間分離や
配線が難しく、集積化に適さない構造である0 以上、説明した工うに、柴田らの素子もカアツらの素子
も、高速化、集積化という点で問題があるといえる0 (問題点全解決するtめの手段) 不発明の目的は、上述し文問題点、すなわち1)HBT
とLD用のエピタキシャル映t2回に分けて成長させ九
場合、工程が複雑となり歩留りが低下する0 (0)HBT、LDG々の高性能化に適するエピタキシ
ャル条件を実現することが難しい。
(ii) Since the collector electrode is on the bottom surface of the substrate, separation between elements and wiring are difficult, making the structure unsuitable for integration.As explained above, both Shibata et al.'s device and Kaatsu et al. It can be said that there is a problem in terms of integration. (The tth means to solve all problems)
If the epitaxial film for LD and LD is grown in two separate steps, the process becomes complicated and the yield decreases.0 (0) It is difficult to realize epitaxial conditions suitable for improving the performance of HBT and LDG.

C→素子間分離、配線等の点で集積化に適し文構造が得
られない。
C → A sentence structure suitable for integration cannot be obtained due to isolation between elements, wiring, etc.

を解決し、高速かつ集積化に適し九九・電子集積回路を
提供することにある。
Our goal is to provide multiplication tables and electronic integrated circuits that are fast and suitable for integration.

上記の目的全達成する之め、本発明に半絶縁性基板上に
、第1導電型のワイドギャップの第1の半導体層、第2
導電型のナロウギヤツプの第2の半導体1−1第2導を
型のワイドギャップの第3の半導体層が順次積層されt
多層エピタキシャル暎内の第1の領域に、第2の半導体
)41を活性層、第1及び第3の半導体層をクラッド層
とするダブルヘテロ注入型レーザが構成され、多層エピ
タキシャル膜内の第2の領域に、第1の半導体層をエミ
ッタ、主として第3の半導体層内に形成された第1導を
型の不純物領域をコレクタ、王として第2の半導体層内
のエミッタとコレクタに挾まれ7を領域をベースとする
ヘテロ接合バイポーラトランジスタが構成されること全
特徴とする光・電子集積回路を発明の要旨とするもので
ある。
In order to achieve all of the above objects, the present invention includes a first conductivity type wide gap first semiconductor layer, a second conductivity type wide gap semiconductor layer, and a second conductivity type wide-gap semiconductor layer on a semi-insulating substrate.
A narrow-gap second semiconductor layer of conductivity type 1-1 and a third semiconductor layer of wide-gap conductivity type are sequentially laminated.
A double hetero injection laser is constructed in a first region within the multilayer epitaxial film, with the second semiconductor layer 41 as an active layer and the first and third semiconductor layers as cladding layers. In the region of 7, the first semiconductor layer is the emitter, the first conductive type impurity region formed mainly in the third semiconductor layer is the collector, and the second semiconductor layer is sandwiched between the emitter and the collector as the king. The gist of the invention is an opto-electronic integrated circuit characterized in that a heterojunction bipolar transistor based on a region is constructed.

さらに本発明は半絶縁性基板上に、第1導電型のワイド
ギャップの第1の半導体層、第2導電型のナロウギヤツ
プの第2の半纏体1−1第22導電型のワイドギャップ
の第3の半導体層全順次積層して多層エピタキシャルi
t形成し、多ノーエピタキシセルpIA円の第1の領域
に、第2の半導体層を活性層、第1及び第3の半4体層
をクラッド層とするダブルヘテロ注入型レーザを構成し
、多層エピタキシャル膜内の第2の領域において、第3
の半導体層内にイオン注入法七用いて第1導電型の不純
物領域を形成し、第1の半導体層をエミッタ、王として
第3の半導体層内に形成され次第1導電型の不純物領域
をコレクタ、主として第2の半導体層内のエミッタとコ
レクタに挾まれ7を領域をベースとするヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを構成することを特徴とする光・電
子集積回路の21!!遣方法を発明の要旨とするもので
ある。
Furthermore, the present invention provides a semiconductor layer having a wide gap of the first conductivity type, a narrow gap second semiconductor layer of the second conductivity type, and a third semiconductor layer of the wide gap of the 22nd conductivity type on a semi-insulating substrate. All the semiconductor layers are sequentially stacked to form a multilayer epitaxial i.
forming a double hetero injection type laser in which the second semiconductor layer is an active layer and the first and third half-quaternary layers are cladding layers in a first region of a multi-no epitaxy cell pIA circle; In the second region within the multilayer epitaxial film, the third
A first conductivity type impurity region is formed in the third semiconductor layer using an ion implantation method, and the first conductivity type impurity region is formed in the third semiconductor layer as an emitter and a collector as soon as it is formed in the third semiconductor layer. 21! of an opto-electronic integrated circuit characterized in that it constitutes a heterojunction bipolar transistor mainly sandwiched between an emitter and a collector in a second semiconductor layer and based on a region 7! ! The gist of the invention is a method of transmitting data.

しかして不発明の特徴とする点は、次の点にろる0 (イ)エピタキシャル晩として、半絶縁性基板上に成長
したnpp型多層喚に使用する。これは、LDK通し文
構造であると共に、0EIC用のエピタキシャル換とし
ても、きわめて単純で裂作の容易なものである。
However, the features of the invention are as follows: (a) It is used as an epitaxial layer for an NPP type multilayer structure grown on a semi-insulating substrate. This is an extremely simple and easy-to-manage LDK structure as well as an epitaxial conversion for 0EIC.

(ロ)J  HBTについては、イオン注入にLつてエ
ピタキシャル映最上層の導伝性(p型)を部分的に反転
させnpnp造を形成した部分に製作する。イオン注入
法を用いる九め、素子の高速化に必安なベース領域の高
濃度ドーピング(≧IX 10” on−’ )が可能
となる。筐た。HBTU一般のエミッタ争アップ型では
なく、コレクタ・アップ型とし、エミッタ・ベース接合
については、エピタキシャル成長時に形成し之pn接合
をそのまま利用する。し友がって、エミッターベース接
合部へのイオン注入のダメージが少なく、界面でのキャ
リア再結合に=るエミッタ注入効率の低下が避けられ、
良好なHBT動作が冥現できる。−万、コレクタの機能
は、ベース層に注入され九キャリアを引き抜くことにめ
る友め、十分な逆耐圧をもてば良く、この之め、ベース
・コレクタ間のpn接合をイオン注入で形成することは
、素子動作上問題は無い。
(b) Regarding the J HBT, the conductivity (p-type) of the epitaxial top layer is partially reversed by ion implantation, and it is manufactured in the part where the npnp structure is formed. The ninth advantage of using the ion implantation method is that it is possible to do high-concentration doping (≧IX 10"on-') in the base region, which is essential for increasing the speed of devices.・It is an up type, and the emitter-base junction is formed during epitaxial growth and uses the pn junction as it is.As a result, there is less damage from ion implantation to the emitter-base junction, and carrier recombination at the interface is improved. = avoids deterioration of emitter injection efficiency,
Good HBT operation can be realized. -The function of the collector is to extract the carriers that are injected into the base layer, so it is sufficient to have sufficient reverse breakdown voltage.For this reason, the pn junction between the base and collector is formed by ion implantation. There is no problem in terms of device operation.

(ハ)半絶縁性基板を使用するので、素子間分離おLび
配線が簡便かつ確実に実施できる。同時に、半絶縁性基
板でLDとHBTとを電気的に分離するので菓子全体の
容量が低減できるので、素子の高速動作が可能となる。
(c) Since a semi-insulating substrate is used, isolation between elements and wiring can be easily and reliably performed. At the same time, since the LD and HBT are electrically separated by the semi-insulating substrate, the capacitance of the entire confectionery can be reduced, allowing high-speed operation of the device.

次に不発明の実施例を添付図面について説明する0 なお実施?lIf′X、一つの例示でろって、不発明の
精神を逸脱しない範囲で種々の変更あるいに改良を行い
うろことに菖う筐でもない。
Next, an embodiment of the non-invention will be explained with reference to the attached drawings. 0 Will it be implemented? lIf'X, this is just one example, and it is not intended that various changes and improvements may be made without departing from the spirit of non-invention.

(実施例1) 第1図に本発明の第1の実施?lJ t−示す。図の左
側にLD、右側にHBT素子が設けられている。この実
施例では、材料としてGaAa半絶隊性基板上K Ga
As系材料を使用し友場合金示している。
(Example 1) Fig. 1 shows the first implementation of the present invention? lJ t-show. The LD is provided on the left side of the figure, and the HBT element is provided on the right side. In this example, the material is KGa
The case where As-based material is used is shown.

次に、不実施例の楔構造を説明する。1に半絶縁性Ga
As基板で、その上の2は)IBTのエミッタ′厄極を
とるtめのn”−GaAs層である。この層は、原理上
は必要でないが、n−AlGaAs ニジもn −Ga
Asの方が良好なオーミック接触を得られる九め、特に
設けtものである。3は。型ワイドギャップAt、Ga
1−..As (0< x < 1 ) Lりなる第1
の半纏体層で、この部分はLDのクラッドt−s、−x
びHBTのエミツタ層となる。4はp −GaAsもし
くHp型ナナロウギヤツプAtGa1−。
Next, a wedge structure of a non-example will be explained. 1 semi-insulating Ga
The layer 2 on top of the As substrate is an n''-GaAs layer that serves as the emitter of the IBT. Although this layer is not necessary in principle, n-AlGaAs and n-GaAs are also used.
As is the ninth material that can provide better ohmic contact, especially when it is provided. 3 is. Type wide gap At, Ga
1-. .. As (0< x < 1) L first
This part is the LD cladding t-s, -x
and becomes the emitter layer of the HBT. 4 is p-GaAs or Hp type narrow gap AtGa1-.

AsCx>y)ニジなる第2の半導体層で%LDの活性
ノーとなる部分であり、同時に、HBTのベース層とし
ても使用される。ここでx>yとするの型、AlGaA
sのバンドギャップがAL組成の種別に伴って広くなる
からである。5はp型ワイドギャップAZJGa 1−
Jsニジなる第3の半導体層であジ、LDのクラッド層
お工びHBTのコレクタ層となる部分である。(但し、
HBTのコレクタとして使用する部分(4と5の境界近
傍まで〕にはイオン注入を行う必要がある。)6はp”
−GaAsキャップ層で、2と同様、原理上は必Wqい
が、低抵抗のオーミック接触t−実現する几め荷に設け
られtものである。7は素子間分離のための絶縁領域で
ある。8は高キヤリア濃度化したp+狽域で、H13T
の内部ベース抵抗を低減するために設けである。9はS
t 、 Sなどのn型不純物をイオン注入してn型に反
転させ次領域で、HBTのコレクタとなる部分である0 上記の例のほか、ワイドギヤツブ半導体/ナロウギヤツ
プ半導体の組合せとして、InP/InGaAsP 、
 AjGaAsSb / Garb等にも応用すること
が可能である。
AsCx>y) This is the second semiconductor layer that becomes the active node of %LD, and is also used as the base layer of the HBT. Here, the type of x>y is AlGaA
This is because the bandgap of s widens with the type of AL composition. 5 is p-type wide gap AZJGa 1-
This is the third semiconductor layer called Js, which is the cladding layer of the LD and the collector layer of the HBT. (however,
It is necessary to perform ion implantation in the part used as the collector of the HBT (up to the vicinity of the boundary between 4 and 5). 6 is p"
- A GaAs cap layer, which, like 2, is required in principle, but is provided as a filler to realize a low-resistance ohmic contact. 7 is an insulating region for isolation between elements. 8 is a p+ region with high carrier concentration, H13T
This is provided to reduce the internal base resistance. 9 is S
In addition to the above examples, as a combination of wide gap semiconductor/narrow gap semiconductor, InP/InGaAsP,
It is also possible to apply to AjGaAsSb/Garb, etc.

なお半纏体層3及び5がInPb半導体1−4がInG
aAs l>るいはInGaAsPでも工く、半絶縁性
基板t GaAsの代りにInP を用いることもでき
る0 なお図中、b、c、eは夫々HBTのベース。
Note that the semiconductor layers 3 and 5 are InP, and the semiconductors 1-4 are InG.
In the figure, b, c, and e are the bases of the HBT, respectively.

コレクタ、エミッタ電極、a、la!ハ夫々LDの電極
を示す。
Collector, emitter electrode, a, la! C shows the electrodes of each LD.

次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

まず半絶縁性GaAs基板1上にn”−GaAs層2を
形成する。ついでこの層上にワイドギャップの第1の半
導体113のn −At、Ga1−、As (0(x 
(1)を形成する。矢にこの層上にナロウギヤツプの第
2の半導体IWI 4のp −GaAs又U p−At
yGa t−yム(x>y )を形成する。ついでこの
ノー上にワイドギャップの第3の半導体ノ115のp 
−At□Ga1−エAsを形成し、ついでこの層上にp
”−GaAs層6を形成し、多層エピタキシャル慣を形
成する。なお半導体層5と6はエツチングにエフ凸形に
形成される。
First, an n''-GaAs layer 2 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1. Next, a wide-gap first semiconductor 113 is formed on the n-At, Ga1-, As (0(x
(1) is formed. On this layer, a narrow gap second semiconductor IWI 4 of p-GaAs or U p-At is applied.
yGa tym (x>y). Next, a wide gap third semiconductor layer 115 is placed on top of this node.
-At□Ga1-Air As is formed, and then p
A GaAs layer 6 is formed to form a multilayer epitaxial structure.The semiconductor layers 5 and 6 are etched to have a convex shape.

この多層エピタキシャル膜内の第1の領域内(図の左側
)に、第2の半導体/im4’e活性層、第1及び第3
の半導体層3及び5を夫々クラッド層とするダブルヘテ
ロ注入をレーザを構成する0 上記の多層エビタキ7セル嗅内の第2の領域(図の右’
AA)において、第3の半纏体層5内にBe 、 Zn
などのp型不純物イオンを注入して高キャリア濃度化し
九p+狽域8を形成する。不純物#度は2 X 10 
’/cm”が適当である。ここで注入はp型ベース層4
まで注入し、それ以上は深くならない二うに制御する。
In the first region (left side of the figure) in this multilayer epitaxial film, a second semiconductor/im4'e active layer, a first and a third
The laser consists of a double heteroinjection with semiconductor layers 3 and 5 as cladding layers, respectively.
In AA), Be and Zn are contained in the third semi-coherent layer 5.
A p-type impurity ion such as ion is implanted to increase the carrier concentration and form a 9p+ trap region 8. Impurity # degree is 2 x 10
'/cm'' is appropriate.Here, the implantation is performed in the p-type base layer 4.
Inject until the depth is reached, and control it so that it does not go any deeper.

ついで上記の層8のほぼ中央狽域にSi、Sなどの不純
物イオンを注入してn型に反転させ九領域9を形成し、
半導体N3をエミッタ、埃域9をコレクタ、半纏体層4
の中で、エミッタとコレクタに挾まれた領域をベースと
するヘテロ接合バイポーラトランジスタ’tagする。
Next, impurity ions such as Si and S are implanted into the approximately central region of the layer 8 to invert it to n-type and form a region 9.
Semiconductor N3 is emitter, dust region 9 is collector, semi-integrated layer 4
A heterojunction bipolar transistor has a base region sandwiched between an emitter and a collector.

次にB、Hなどのイオχを注入して素子間分離のための
絶縁領域7を形成し、LD及びHBTに夫々電極を形成
する。
Next, ions such as B and H are implanted to form insulating regions 7 for isolation between elements, and electrodes are formed on the LD and HBT, respectively.

(実施例2) 第2図は本発明の第2の実施例を示したものである。実
施例1との違いは、)IBTのベース領域へのp型不純
物イオンの注入を省略し、コレクタ部分のみイオン注入
法で形成し交点にあるO 図中、1は半絶縁性GaAs基板、2 n n”−Ga
Ag層、3はワインギャップの第1の半纏体層のn−A
t工Ga1−、As %  4はナロウギヤツプの第2
の半4俸/Ii4のp−GaA、s(又a AL、Ga
1−、Ag )、5はワイドギャップの第3の半纏体層
のP −AtxG’1−zAa、6はp”−GaAs層
で、半纏体層3,4.5でLDを構成する。9はイオン
注入nm域で、半纏体層3はエミッタ、半纏体層4,5
でベース、n饋域9でコレクタ全形成し、)(BTk構
成する0 この構造では、実施例1に比べ、ベース抵抗が高くなる
之め、高速動作には不利であるが、イオン注入の工程が
簡便となつmので、0EICの製作が容易で歩留りが向
上する利点がある。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The difference from Embodiment 1 is that) the implantation of p-type impurity ions into the base region of the IBT is omitted, and only the collector portion is formed by ion implantation. n n”-Ga
Ag layer, 3 is n-A of the first semi-coherent layer of wine gap
t-work Ga1-, As % 4 is the second narrow gap
p-GaA, s (also a AL, Ga
1-, Ag), 5 is a wide-gap third semi-coherent layer P-AtxG'1-zAa, 6 is a p''-GaAs layer, and the semi-coherent layers 3 and 4.5 constitute an LD.9 is the ion implantation nm region, the semi-coated layer 3 is an emitter, and the semi-coated layers 4 and 5 are
The base is completely formed in the n-phase region 9, and the collector is completely formed in the n-phase region 9.) (BTk is formed in this structure.) This structure has a higher base resistance than in Example 1, which is disadvantageous for high-speed operation, but the ion implantation process Since it is simple and simple, there is an advantage that manufacturing of 0EIC is easy and yield is improved.

(発明の効果) 叙上のように本発明によれば、 (4)  ダブルヘテロレーザ用エピタキシャル基板に
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, (4) an epitaxial substrate for a double hetero laser.

イオン注入法によりHBT累子を製作することに1って
、高速・高信頼化・高集積化に適した0EICの製作を
可能としている。この:うなOE、IC素子は、光通信
の大谷量化に適し素光送信器として利用できる効果があ
る。
By manufacturing the HBT resistor using the ion implantation method, it is possible to manufacture an 0EIC suitable for high speed, high reliability, and high integration. This OE and IC device has the effect of being suitable for use as an elementary optical transmitter for optical communications.

(ロ)エピタキシャル膜として、半絶縁性基板上に成長
したnpp型多ノー膜を使用する。これは、LDK適し
次構造であると共に、0EIC用のエピタキシャル膜と
しても、きわめて単純で製作の容易なものである。
(b) As the epitaxial film, an npp type polygonal film grown on a semi-insulating substrate is used. This has a structure suitable for LDK, and is extremely simple and easy to manufacture as an epitaxial film for 0EIC.

HHBTKついてに、イオン注入法に工ってエピタキシ
ャル暎最上層の導伝性(p型)を部分的に反転させnp
n構造を形成し皮部分に製作する。イオン注入法を用い
る友め、素子の高速化に必要なベース領域の高濃度ドー
ピング(≧I XIO”crn−” )が可能となる。
Regarding HHBTK, the conductivity (p-type) of the epitaxial top layer is partially reversed by using ion implantation method to form np
n structure is formed and manufactured on the skin part. By using the ion implantation method, it becomes possible to dope the base region at a high concentration (≧IXIO"crn-"), which is necessary for increasing the speed of the device.

に)半絶縁性基板を使用するので、素子間分離お工び配
線が簡便かつ確実に実施できる。同時に、半絶縁性基板
でLDとHBTとを電気的に分離するので素子全体の容
量が低減できるので、素子の高速動作が可能となる。
2) Since a semi-insulating substrate is used, separation and wiring between elements can be easily and reliably performed. At the same time, since the LD and HBT are electrically isolated by the semi-insulating substrate, the capacitance of the entire device can be reduced, so that the device can operate at high speed.

(ホ)以上のことにエフカットオフ周波数をl G H
z以上高くすることができる。
(E) For the above, set the F cutoff frequency to l G H
It can be made higher than z.

(へ)さらにしきい値電流を約10mA程度に低くする
ことができる。
(f) Furthermore, the threshold current can be lowered to about 10 mA.

等の効果を有する。It has the following effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の町面図、第2図は不発
明の第2の実施例の断面図、第3図はレーザダイオード
とへテロ接合バイポーラトランジスタをモノリシックに
集積し几従米例で、ジエ・カアツらに1って提案された
ものt示す。 3・・・・・・第10半導坏層 4・・・・・・第2の半導体層 5・・・・・・第3の半導体I― 特許出願人  日不電信電話株式会社 第1図 第2図 第3図 n−AlxGO5zAS            ++
+210°GaAs 各a           −、
,20;し77
FIG. 1 is a top view of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the second embodiment of the invention, and FIG. 3 is a monolithic integration of a laser diode and a heterojunction bipolar transistor. For example, I will show you one proposed by Jie Kaatsu et al. 3...Tenth semiconductor layer 4...Second semiconductor layer 5...Third semiconductor I- Patent applicant Nichifu Telegraph and Telephone Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 3 n-AlxGO5zAS ++
+210°GaAs each a −,
,20;shi77

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半絶縁性基板上に、第1導電型のワイドギャップ
の第1の半導体層、第2導電型のナロウギヤツプの第2
の半導体層、第2導電型のワイドギャップの第3の半導
体層が順次積層された多層エピタキシャル膜内の第1の
領域に、第2の半導体層を活性層、第1及び第3の半導
体層をクラッド層とするダブルヘテロ注入型レーザが構
成され、多層エピタキシヤル膜内の第2の領域に、第1
の半導体層をエミッタ、主として第3の半導体層内に形
成された第1導電型の不純物領域をコレクタ、主として
第2の半導体層内のエミッタとコレクタに挾まれた領域
をベースとするヘテロ接合バイポーラトランジスタが構
成されることを特徴とする光・電子集積回路。
(1) A first conductivity type wide-gap first semiconductor layer, a second conductivity type narrow-gap second semiconductor layer on a semi-insulating substrate.
A second semiconductor layer is placed in a first region of a multilayer epitaxial film in which a wide gap semiconductor layer of a second conductivity type and a wide gap third semiconductor layer of a second conductivity type are sequentially stacked. A double-hetero injection laser is constructed with a cladding layer of
The semiconductor layer is the emitter, the impurity region of the first conductivity type formed mainly in the third semiconductor layer is the collector, and the base is mainly the region sandwiched between the emitter and collector in the second semiconductor layer. An optical/electronic integrated circuit characterized by being composed of transistors.
(2)ベースがコレクタ側に第2導電型の高濃度不純物
領域を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の光・電子集積回路。
(2) The opto-electronic integrated circuit according to claim 1, wherein the base has a second conductivity type high concentration impurity region on the collector side.
(3)第1導電型がn型、第2導電型がp型であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光・電子集積
回路。
(3) The opto-electronic integrated circuit according to claim 1, wherein the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type.
(4)第1、第3の半導体層がAlGaAs、第2の半
導体層がGaAs或いはAlGaAsであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光・電子集積回路。
(4) The opto-electronic integrated circuit according to claim 1, wherein the first and third semiconductor layers are made of AlGaAs, and the second semiconductor layer is made of GaAs or AlGaAs.
(5)第2の半導体層がAlGaAsで、そのAl組成
が、第1及び第3の半導体層のAl組成より少ないこと
を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の光・電子集積
回路。
(5) The opto-electronic integrated circuit according to claim 3, wherein the second semiconductor layer is made of AlGaAs and has an Al composition lower than that of the first and third semiconductor layers.
(6)第1、第3の半導体層がInP、第2の半導体層
がInGaAs或いはInGaAsPであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光・電子集積回路。
(6) The opto-electronic integrated circuit according to claim 1, wherein the first and third semiconductor layers are InP and the second semiconductor layer is InGaAs or InGaAsP.
(7)半絶縁性基板がGaAs或いはInPであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光・電子集積
回路。
(7) The opto-electronic integrated circuit according to claim 1, wherein the semi-insulating substrate is GaAs or InP.
(8)半絶縁性基板上に、第1導電型のワイドギヤツプ
の第1の半導体層、第2導電型のナロウギヤツプの第2
の半導体層、第2導電型のワイドギャップの第3の半導
体層を順次積層して多層エピタキシャル膜を形成し、多
層エピタキシャル膜内の第1の領域に、第2の半導体層
を活性層、第1及び第3の半導体層をクラッド層とする
ダブルヘテロ注入型レーザを構成し、多層エピタキシャ
ル膜内の第2の領域において、第3の半導体層内にイオ
ン注入法を用いて第1導電型の不純物領域を形成し、第
1の半導体層をエミッタ、主として第3の半導体層内に
形成された第1導電型の不純物領域をコレクタ、主とし
て第2の半導体層内のエミッタとコレクタに挾まれた領
域をベースとするヘテロ接合バイポーラトランジスタを
構成することを特徴とする光・電子集積回路の製造方法
(8) A first conductivity type wide-gap first semiconductor layer, a second conductivity type narrow-gap second semiconductor layer on a semi-insulating substrate;
A multilayer epitaxial film is formed by sequentially stacking a semiconductor layer of a second conductivity type and a wide gap third semiconductor layer, and a second semiconductor layer is placed in a first region of the multilayer epitaxial film as an active layer and a third semiconductor layer of a wide gap of a second conductivity type. A double hetero implantation type laser is constructed in which the first and third semiconductor layers serve as cladding layers, and in the second region of the multilayer epitaxial film, the first conductivity type is implanted into the third semiconductor layer using an ion implantation method. An impurity region is formed, the first semiconductor layer is an emitter, the impurity region of the first conductivity type formed mainly in the third semiconductor layer is a collector, and the impurity region is mainly sandwiched between an emitter and a collector in the second semiconductor layer. 1. A method for manufacturing an optical/electronic integrated circuit, characterized by configuring a region-based heterojunction bipolar transistor.
(9)ベースがコレクタ側に第2導電型の高濃度不純物
領域を有することを特徴とする特許請求の範囲第8項記
載の光・電子集積回路の製造方法。
(9) The method of manufacturing an opto-electronic integrated circuit according to claim 8, wherein the base has a second conductivity type high concentration impurity region on the collector side.
(10)第1導電型がn型、第2導電型がp型であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の光・電子集
積回路の製造方法。
(10) The method for manufacturing an optoelectronic integrated circuit according to claim 8, wherein the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type.
(11)第1、第3の半導体層がAlGaAs、第2の
半導体層がGaAs或いはAlGaAsであることを特
徴とする特許請求の範囲第8項記載の光・電子集積回路
の製造方法。
(11) The method for manufacturing an opto-electronic integrated circuit according to claim 8, wherein the first and third semiconductor layers are made of AlGaAs, and the second semiconductor layer is made of GaAs or AlGaAs.
(12)第2の半導体層がAlGaAsで、そのAl組
成が、第1及び第3の半導体層のAl組成より少ないこ
とを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の光・電子
集積回路の製造方法。
(12) The opto-electronic integrated circuit according to claim 11, wherein the second semiconductor layer is made of AlGaAs and has an Al composition lower than that of the first and third semiconductor layers. Production method.
(13)第1、第3の半導体層がInP、第2の半導体
層がInGaAs或いはInGaAsPであることを特
徴とする特許請求の範囲第8項記載の光・電子集積回路
の製造方法。
(13) The method for manufacturing an opto-electronic integrated circuit according to claim 8, wherein the first and third semiconductor layers are InP and the second semiconductor layer is InGaAs or InGaAsP.
(14)半絶縁性基板がGaAs或いはInPであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の光・電子集
積回路の製造方法。
(14) The method for manufacturing an opto-electronic integrated circuit according to claim 8, wherein the semi-insulating substrate is GaAs or InP.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101246A (en) * 1988-12-08 1992-03-31 Ricoh Company, Ltd. Photo-functional device
CN105655335A (en) * 2016-03-11 2016-06-08 成都海威华芯科技有限公司 GaAs micro-electronic integrated device

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