JPS6284554A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6284554A
JPS6284554A JP22410285A JP22410285A JPS6284554A JP S6284554 A JPS6284554 A JP S6284554A JP 22410285 A JP22410285 A JP 22410285A JP 22410285 A JP22410285 A JP 22410285A JP S6284554 A JPS6284554 A JP S6284554A
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Yutaka Hayashi
豊 林
Kenichi Ishii
賢一 石井
Hitoshi Kawanami
仁志 川浪
Kiyoko Nagai
永井 清子
Seiichi Ishihara
石原 整一
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に単結晶成長した領域に素子を形成す
る集積回路に関するものである。
〔従来の技術〕
最近、光素子とエレクトロニクス素子を一つの基板の上
にモノリシックに集積した、いわゆるQpto−Ele
ctronics Integrated C1rcu
it(以下0BICという)が開発されている。
第6図は従来例のモノリシック0EICの概略構成図で
、この0EICにおいて光素子とエレクトロニクス素子
を分離するためにメサ状または溝状の構造を採用してい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
1チップ上に少数の素子を集積する場合にはその収率は
問題にならないが、集積度が高くなるにつれて相互配線
も断線等のため収率は著しく低下する。さらに、第6図
に示すモノリシック0EICの様に凹凸の大きな集積回
路では、露光プロセスでの焦点ボケや端部でのホトレジ
ストの膜ベリのため、微細な加工や高収率のエツチング
の加工が不可能であった。
〔発明の概要〕
上記の従来技術の問題点は、光素子を形成する単結晶層
とエレクトロニクス素子を形成する単結晶層を各々のデ
バイス領域で表面まで露出していたためにメサ状、溝状
の表面構造が形成されるのを余儀なくされていたことで
ある。
本発明は上記の実情に鑑みなされたものでエレクトロニ
クス素子と光素子を高密度にモノリシックに集積し、し
かも配線の断線による収率低下をなくした高性能かつ高
収率の集積回路を提供することを目的とする。本発明の
構成は少なくとも2つの半導体結晶層または1つの半導
体結晶層と単結晶基板上に2種類の素子を形成した集積
回路を構成する時に上部の半導体層の素子形成領域部分
を単結晶領域とし、その他のいわゆるフィールド部分は
多結晶かアモルファスとすることにより、素子間の相互
配線を大きな段差を横切ることなしに行うことができる
ようにしたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上部の半導体層の素子形成単結晶領域と連続して多結晶
またはアモルファスの非単結晶領域を残置し、その上に
上記単結晶素子形成領域と電気的に接触した導電性薄膜
を設けて配線を行う構造をとる。この配線は少なくとも
上記非単結晶領域上に設けられた絶縁膜上に設けること
も可能であるが、非単結晶薄膜の抵抗が大きい場合は絶
縁膜なしに直接、導電性薄膜を前記非単結晶領域に接触
させて配に接触した領域のみ良質の結晶とし7て成長し
、絶縁膜上は多結晶またはアモルファス状の膜として成
長するので選択的に素子形成単結晶領域を形成しそれに
連続して非単結晶領域を形成することができる。本発明
の集積回路では表面に凹凸をなるべく作らない構造が望
ましいので基板または下層の半導体結晶領域に形成した
素子へのオーム性接触等の電気接続も上部半導体層を通
して行うことが望ましい。
このために、前記の基板または下層の半導体結晶と接触
した領域でオーム性接触を有するように設計すると凹凸
なしに下層の素子に電気接続できるという利点を生ずる
以上をまとめて整理すると、本発明は以下に示す構成の
半導体装置を提供することにより、従来の技術的問題を
解決するものである。
すなわち、 (1)基板と、該基板上に単結晶領域と非単結晶領域と
が連続して設けられた第1の半導体薄膜と、該薄膜の単
結晶領域の少なくとも一部と電気的に接触した導電性薄
膜とで少なくとも構成され、該導電性薄膜は前記非単結
晶領域上まで延在して電気的結線を形成していることを
特徴とする半導体装置。
(2)前記導電性薄膜は第1の絶縁膜を介して前記非単
結晶領域上まで延在して電気結線を形成していることを
特徴とする前項(1)に記載の半導体装置。
(3)  前記基板は単結晶基板またはその表面に半導
体の結晶薄膜が設けられた基板であり、前記非単結晶領
域は基板上に更に設けられた第2の絶縁膜上に堆積され
、前記単結晶領域は該第2の絶縁膜の開口部に表面を露
出した単結晶基板または前記結晶薄膜と接触する接触領
域を有することを特徴とする前項(1)に記載の半導体
装置。
(4)前記単結晶領域は複数個設けられ、前記単結晶基
板の前記接触領域または前記第2の単結晶薄膜の接触領
域とオーム性接触を有する領域と、整流性接合を有する
かまたは領域内に整流性接合を有する領域とから成るこ
とを特徴とする半導体装置。である。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例の概略構成図で、半導
体結晶基板lOの上に第2の絶縁膜1)が設けられてお
り、第2の絶縁膜ll中に開口1)gが設けられている
。所は上部半導体薄膜であり、上記開口1)gを介して
半導体結晶基板10と接触している部分101は単結晶
領域となっており、単結晶領域101と隣接している半
導体薄膜…の部分は多結晶領域102となっており、さ
らに単結晶領域101より離れた部分はアモルファス状
の領域108である。単結晶領域101への配線は導電
性薄膜120を絶縁膜121を介するかまたは半導体薄
膜…へ直接接触させて形成することによって行われる。
半導体薄膜側がガリウムヒ素またはガリウムリン等の半
絶縁性基板を実現することのできるような材料である場
合は、多結晶領域102またはアモルファス状の領域1
0Bは絶縁膜1)に次ぐ高抵抗特性を示すので配線12
0がそのまま接触しても通常の回路動作を損うi′!ど
の電流は流れない。
第2図は、本発明の他の実施例の概略構成図で、単結晶
領域101中にpn接合を作るためp型領域1)0、W
型領域1)1を形成した例を示し、電型領域1)1は下
層の半導体基板10に作られた領域12とオーム性接触
を有し、この領域12から図示はされていないが必要と
あれば導電性薄膜によるル型領域Illへの配線を行う
ことができる。p型領域1)0への配線は半導体薄膜側
の単結晶部分の表面にはpn接合が露出していないから
非単結晶領域から連続して単結晶領域まで配線を行って
もメサ型ダイオードの側面で心配されるような配線によ
る短絡現象は生じない。
下層半導体薄膜または半導体基板の領域12からの電気
接続を実現するためには、第3図に示すように、半導体
基板の領域12上に単結晶半導体薄膜領域1)2を形成
し、この単結晶領域1)2が前記半導体基板の領域12
と同一導電形で互に整流性バリアを形成しない程度の仕
事関数差を持つ材料関係であれば(ル型シリコンとル型
ガリウムリン、電型GaAs連続しているので、導電性
薄Jlllによる配線は大きな段差による断線を心配す
ることなく形成することができる。この場合半導体基板
の領域12は第2に示した実施例でのpnダイオードの
ル型端子としての領域でもよいし、例えば、半導体基板
中に形成されたトランジスタの1領域でもよい。なお、
単結晶領域1)2と半導体基板の領域12がそれぞれの
半導体の縮退濃度である場合はpX”どちらの導電形で
もオーム性接触を得ることができる。
次に、具体的な材料における実施例について説明する。
基板10がシリコンで半導体薄膜100がガリウムリン
である場合、以下のような結果が得られている。
シリコン基板((100)面)上に約5000^の81
02  を成長させ一部の表面から5iQzを選択的に 除去した。この基板を化学処理、乾燥した後高真空分子
線蒸着装置中に導入し800℃60分の基板加熱処理を
行った。その後、基板温度を550℃に下げリンおよび
ガリウムのセルからそれぞれの分子線を発生させGLL
Pの薄膜をように開口部での断差は第6図に示した従来
例に比べて大きなものではなく、シかも、滑かであった
。このG51P薄膜中には電型不純物としてのsiが約
1017個/−添加されており単結晶部分では不純物濃
度に相当するキャリア濃度を観測することができた。
一方、5iOz上のGaPはシート抵抗がlO兜lOΩ
/口程度であり、この膜の上に電気配線を行っても電気
特性に大きな支障を与えるほどの抵抗にはならなかった
。GaPの他KSi上に単結晶の成長が可能な半導体薄
膜としてGa A sおよびAzPがあり、これらの材
料に対しても5i02上での半導体薄膜の抵抗値は単結
晶の値に比べて著しく大きい値を示した。
第4図は、siゲートMO8FETを形成し、si基板
上のGaP薄膜I A E Dを形成した実施例の概略
構成図である。SiゲートMO8FETはp型(100
)面0.5〜lΩ・側のsi基板中に形成されている。
フィールド酸化膜1)は6oooX1siゲー)MOS
FETのゲート絶縁膜20は200A、ポリシリコンゲ
ー)21X 22は5000^、Cソース・ドレイン1
2.18.14.15は0.55μ鴇の接合深さを有す
る。各MO8FETのソース・ドレイン上の8i02に
開口を設け、上記の方法に従っ、てGzP薄膜を約’l
、pm成長させた。
GaP薄膜は電型不純物を約1017個/d添加されて
いてル型となりている。ドレインまたはソース12上の
単結晶GaP領域100中には亜鉛と酸素を選択拡散し
て形成されたρ旙接合を設けである。3′+ソース・ド
レインlf3.14.15 の開口部に形成されたル型
単結晶GgP上にはオーミック′BL極1)2.128
.124が設けられている。これらの配線は各トランジ
スタのソースドレイン領域と集積回路の他の部分の配線
として用いられている。pn接合を構成するP型頭域1
)0上に設けられた導電性薄膜125は& 基板上に集
積されたGgP L E Dのアノード端子として使用
される。図中には2つのトランジスタと1つのLEDt
、か示していないが領域1)0.1)1で構成されるL
ED  DLは基i域12.18および絶縁ゲート21
 で構成されるF’gTQムで選択駆動される。基板、
領域14.15、絶縁ゲート22で構成されるFETQ
a  は集積回路中のトランジスタの代表として示され
ている。第4図の実施例で説明したSiゲートMO8F
ET上にGaPを成長させてGeLP薄膜を除去せずに
配線した集積素子の特性は第5図の出力特性に示される
ように、直流特性の劣化がなく集積回路中のエレン)o
ニクス素子として十分使えることが明らかとなった。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明は少なくとも2つの
半導体結晶層または1つの半導体結晶層と単結晶基板上
に2種類の素子を形成した集積回路を構成するときに、
上部の半導体層の素子形成領域部分を単結晶領域としそ
の他のフィールド部分は多結晶かあるいはアモルファス
とし素子間の相互配線を大きな段差を横切ることなく行
えるようにすることによりエレクトロニクス素子と、光
素子を高密度にモノリシックに集積することを可能とし
た優れた効果を有するものである。
さらに、配線の断線による収率の低下をきたさない高性
能、高収率の集積回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は本発
明の他の実施例の概略構成図、第8図は本発明のさらに
他の実施例の概略構成図、第4図゛は本発明のさらに他
の実施例の概略構図、第5図は本発明の集積素子の出力
特性を説明するための図、第6図は従来例の素子の概略
構図である。 図中、IOは半導体基板、1)は絶縁膜、1)αは開口
、12は半導体基板の領域、18.14.15は夫々?
ソース・ドレイン、20はゲート絶縁膜、21.22は
夫々絶縁ゲート、100は上部半導体膜、lOlは単結
晶領域、102は多結晶領域、108はアモルファス状
領域、1)0はp属領域、1)1はル型領域、1)2は
単結晶領域、120は導電線薄膜、121は絶縁膜、1
22.128.124は夫々オーミック電極、180は
半絶縁GaAs基板、181はMQWt/−ザ、132
はF Fi T −1゜13f3 Jd F E T 
−2テある。 1” し−一一一一 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板と、該基板上に単結晶領域と非単結晶領域と
    が連続して設けられた第1の半導体薄膜と、該薄膜の単
    結晶領域の少なくとも一部と電気的に接触した導電性薄
    膜とで少なくとも構成され、該導電性薄膜は前記非単結
    晶領域上まで延在して電気的結線を形成していることを
    特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記導電性薄膜は第1の絶縁膜を介して前記非単
    結晶領域上まで延在して電気結線を形成していることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置
  3. (3)前記基板は単結晶基板またはその表面に半導体の
    結晶薄膜が設けられた基板であり、前記非単結晶領域は
    前記基板上に更に設けられた第2の絶縁膜上に堆積され
    、前記単結晶領域は該第2の絶縁膜の開口部に表面を露
    出した単結晶基板または前記結晶薄膜と接触する接触領
    域を有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の半導体装置。
  4. (4)前記単結晶領域は複数個設けられ、前記単結晶基
    板の前記接触領域または前記第2の単結晶薄膜の接触領
    域とオーム性接触を有する領域と、整流性接合を有する
    かまたは領域内に整流性接合を有する領域とから成るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体
    装置。
JP60224102A 1985-10-08 1985-10-08 光―電子集積回路構造の製造方法 Expired - Lifetime JPH0789582B2 (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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