JPS6343359A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPS6343359A
JPS6343359A JP61187131A JP18713186A JPS6343359A JP S6343359 A JPS6343359 A JP S6343359A JP 61187131 A JP61187131 A JP 61187131A JP 18713186 A JP18713186 A JP 18713186A JP S6343359 A JPS6343359 A JP S6343359A
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JP
Japan
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emitter
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JP61187131A
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English (en)
Inventor
Soichi Kimura
木村 壮一
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/06Devices 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
    • H01L27/0605Devices 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路装置およびその製造方法に関し
、特に高密度集積化、高速化が要求される論理回路等に
利用できる。
従来の技術 従来、シリコンを用いた半導体集積回路装置の一例を第
9図に示す。これは集積型注入論理回路(Integr
ated Injection Logic : I 
ILまたはI2L、以下I2Lと略す)、と呼ばれ第3
図に等何回路を示す。p型拡散層34とn型シリコン基
板31とp型拡散層32で横方向のpnp トランジス
タ(以下トランジスタをTr  と略す)26を構成し
、′1.たn型シリコン基板31とp型拡散層32とn
型拡散層33で縦方向のnpnTr25を構成している
。通常エミッタ24を定電圧源に接続し、エミッタ21
を接地することによってPnPTr26を定電流、源と
して用い、ベース22を入力、コレクタ23を出力とし
て1個のインバータを構成している。この回路の特徴は
npnTrを逆Tr  として用いているため一般のバ
イポーラTr集積回路におけるコレクタ分離がこの回路
では不要となり高密度集積化が可能なことである。
発明が解決しようとする問題点 ところが、この回路には以下のような欠点があった。(
1)npnTrを逆Tr  としているためベース濃度
に比ベニミッタ濃度が小さくなり、従ってエミッタ注入
効率が小さく電流増幅率を大きくすることができない。
そこで、ベース幅を小さくして電流増幅率を大きくしよ
うとするとペース抵抗が大きくなって高速動作が困難と
なる。(2)  pnp Tr26のベーースは、p型
拡散層32とp型拡散層34にはさまれた領域であるの
でこのベース幅は、マスク寸法と拡散横広がりで決まる
。従って、ベース幅をあまり小さくすることができず、
また制御性が悪いためpnpTr28の電流増幅率を犬
きくすることは難しい。よって、エミッタ21に流れる
無効電流が大きくなって消費電力が大きくなる。
本発明は従来のシリコンを材料としたILにおいて、(
1)逆Tr の電流増幅率を大きくできない。
(2)横方向pnpTrの無効電流が大きく消費電力が
太きい。という2つの問題点を同時に解決しようとする
ものである。
問題点を解決するだめの手段 本発明は、一導電型の第1の領域が選択的に形成された
半絶縁性半導体層上に、第1の領域と逆導電型を有する
第1の層、第1の層と逆導電型を有し、かつ禁制帯幅が
第1の層より小さい第2の層、第2の層と逆導電型を有
し、かつ禁制帯幅が第2の層より小さい第3の層を順次
積層し、積層表面あるいは第3の層が選択的に除去され
た第2の層の表面から、第3.第2.第1の層あるいは
第2.第1の層を通って半絶縁性半導体層まで第2の層
と同一導電型の第2の領域を形成し、第2の領域を境と
した一方の第3の領域に第1の領域があり、第1の領域
と第3の領域の第1の層を順方向にバイアスする手段と
、第2の領域を境とした他方の第4の領域の第1の層と
第2の領域を順方向にバイアスする手段と、第4の領域
の第3の層と第2の領域を逆方向にバイアスする手段と
を備えることによりILを構成するものであり、これに
よって従来の問題点を解決できる。
作  用 本発明は、第1の領域をエミッタ、第3の領域の第1の
層をベース、第3の領域の第2の層をコレクタとして定
電流源となるTr を構成し、第4の領域の第1の層を
エミッタ、第4の領域の第2の層をベース、第4の領域
の第3の層をコレクタとして1個のTr f構成し、両
方のTrによりI−Lを構成するものであり、その両方
のTr をともにワイドバンドギャソプエミyり構造に
することにより従来の問題点を解決するものである0実
施例 本発明の一実施例を図面を用いて説明する0第1図は本
実施例の完成図であり、第1図aが上面図、第1図すが
上面図に示すA−A’線に沿った断面図である。M2図
から第6図は本実施例の製造プロセスを示した断面図で
あり、以下図面にもとづいて説明する。まず、第2図に
示すように半絶縁性1nP基板1にp型不純物(例えば
Zn、Cd等の■族元素)を通常の絶縁膜工程とフォト
リングラフィ工程により窓あけを行ったあと選択的に拡
散しp型不純物拡散層5を形成する。拡散後、表面をH
C1系エツチング液でバッフ7エツチングし拡散による
ダメージ層を除去する。次に、第3図に示すように液相
エピタキシャル成長法によってn型InGaAsP層2
.p型InGaAsP層3.n型1nP層4を順次基板
上に成長させる。n型I nGaAs P層2とp型I
 nGaAs P層3 の組成は、例えばバンドギャッ
プ波長にしてそれぞれλ、=1.1μmとλ2=1.3
μmとする。
成長後、通常の絶縁膜工程とフォトリソグラフィ工程及
びエツチング工程によって、選択的にn型InP/i5
4を除去する。エツチング工程は、HC1系エッチ/グ
液のI nGaAs P  に対する選択性を用いるこ
とにより容易にn型InP層のみを除去できる。
工・7チング後第2図の工程と全く同様にして第4図に
示すように、p型不純物を選択的に、半絶縁性InP基
板1に達するまで拡散しp型不純物拡散層6を形成する
。拡散後、通常の絶縁膜工程とフォトリングラフィ工程
及びエツチング工程によって選択的にp型I nGaA
s P 層3を除去する。エノf 71”/l;!t、
 td、H2SO4:H2O2:H20=1:1:5を
用いる。このエツチング液はλ、 == 1.3μmの
InGaAsP  に対してエッチレートが速く、λり
=1.1μmのrnGaAsP  に対してはエッチレ
ートが遅いので容易にp型I nGaAs P 層3の
みを除去できる。エツチング後の断面を第5図に示す。
さらに絶縁膜除去後、ふたたび通常の絶縁膜工程とフォ
トリソグラフィ工程及びエツチング工程によって選択的
にn型I nGaAs P 層2を除去する。除去後の
断面を第6図に示す。最後に、p型不純物拡散層6、p
型不純物拡散層6、n型InGaAsP 層2、n型I
nP層4にそれぞれオーミック性金属を蒸着し電極を形
成する。オーミック性金属は、例えばn型に対しAu/
Sn/Au 、 p型に対しAu/Zn/Auを使用で
きる。各電極については、第1図に示すようにp型不純
物拡散層5はエミッタ11、p型不純物拡散層6はベー
ス14、n型1 nGaAs P 層2はエミッタ13
、n型InP層4はコレクタ16となる。
この素子の等価回路を第7図例示す。pnpTr17は
、p型不純物拡散層5とn型I nGaAs P 層2
とp型I nGaAs P 層3から成り、それぞれエ
ミッタ、ペース、コレクタであり、npnTrlaは、
n型I nGaAs P層2、p型I nGaAs P
層3、n型InP層4から成り、それぞれエミッタ、ベ
ース、コレクタである。
第8図に示すように、エミッタ11を■電圧、ペース1
2及びエミッタ13を基準電圧に接続し、ベース14を
入力、コレクタ16を出力としてI2L が構成される
。npnTrlaのエミッタ及びペースはそれぞれ組成
がλ2=1.1μmのn型InGaAsP層2とλ、=
1.3μmのp型InGaAsP層3であるため、いわ
ゆるワイドバンドギャップエミッタとなっている。また
pnpTr17もエミッタがInP基板中に形成された
p型不純物拡散層5、ペースがn型InGaAsP 層
2であるのでワイドバンドギャップエミッタを構成して
いる。よく知られているように、ワイドバンドギャップ
エミッタ構造をもつバイポーラTr においてはエミッ
タの注入効率が各層の濃度に依存することなしにほぼ1
となるので、電流増幅率が少数キャリアの拡散長とベー
ス層厚により決定される。本実施例の場合、電子及びホ
ールの拡散長がそれぞれ約3μmと約1μmであるので
npnTrla及びpnpTr1了のベース層厚を共に
0.2μmとして、電流増幅率はそれぞれ約400と約
50が得られ、従来に比べ太幅に改善される。ベース層
となるn型InGaAaP層2とp型I nGaAs 
P層3は、液相エピタキシャル成長法により形成される
ので従来と異なりその層厚の制御は容易に行なうことが
できる。従って、pnpTrのリーク電流も少なくなり
従来に比べ消費電力を大幅に抑えることができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、npnTrとpnpTr
が共にワイドバンドギャツプエミ、ツタで構成され、そ
のベース層厚も容易に制御されることから高い電流増幅
率を得ることができるものである。従って従来問題とな
っていた 1)逆Trの電流増幅率を大きくできない、
2)pnpTrのリーク電流が大きく消費電力が大きい
、という点を解決できるものであり工業的に見ても十分
価値のあるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図&は本発明の一実施例におけるILの平面図、第
1図すは同図aのA−A線断面図、第2図〜第6図は同
I2Lの製造プロセスを示す断面図、第7図、第8図は
同I2Lの等価回路図、第9図aは従来のI2Lの断面
図、第9図すは同I2Lの等価回路図である。 1・・・・・・半絶縁性InP基板、2・・・・・・n
型InGaAsP層、3・・・・・・p型InGaAs
P層、4・・・・・・n型InP層、6・・・・・・p
型不純物拡赦層、6・・・・・・p型不純物拡散層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名(−
・−+琵珪よtIhP1級 2−n = rnGt、As Pi 3、−−p q   y j2A4−−−^1・−ス 13−一一工3r) 15−一一コし7り G U<   2   f’;5            
         (−−−Ot奪ゑ本ヨハ?15ント
ξミ2−−−n”;LInGaAij イーーーロ色米シ拳tr、p基不え 第5図     2−・綿InとA5,2噌3−Pグ 
 q シー0勺J、F4 5.11;−p窒工級つ抜上1 H,T>−一工乏、グ t2.!キー・1− ス Iy−−−:L79 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の第1の領域が選択的に形成された半絶
    縁性半導体層上に、前記第1の領域と逆導電型を有する
    第1の層、前記第1の層と逆導電型を有する第2の層、
    前記第2の層と逆導電型を有する第3の層が順次形成さ
    れた積層構造において、積層表面あるいは前記第3の層
    が選択的に除去された前記第2の層の表面から、前記第
    3、第2、第1の層あるいは前記第2、第1の層を通っ
    て前記半絶縁性半導体層まで前記第2の層と同一導電型
    の第2の領域が形成され、前記第2の領域を境とした一
    方の第3の領域に前記第1の領域があり、前記第1の領
    域と前記第3の領域の前記第1の層を順方向にバイアス
    する手段と、前記第2の領域を境とした他方の第4の領
    域の前記第1の層と前記第2の領域を順方向にバイアス
    する手段と、前記第4の領域の前記第3の層と前記第2
    の領域を逆方向にバイアスする手段を備えてなる半導体
    集積回路装置。
  2. (2)第1の層の禁制帯幅が半絶縁性半導体層より小さ
    い特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
  3. (3)第2の層の禁制帯幅が第1の層より小さい特許請
    求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
  4. (4)半絶縁性半導体基板内に一導電型の第1の領域を
    拡散またはイオン注入により形成する工程と、前記半絶
    縁性半導体基板上に、前記第1の領域と逆導電型を有す
    る第1の層、前記第1の層と逆導電型を有する第2の層
    、前記第2の層と逆導電型を有する第3の層を順次エピ
    タキシャル成長法により積層する工程と、積層表面ある
    いは前記第3の層が選択的に除去された前記第2の層の
    表面から前記第3、第2、第1の層あるいは前記第2、
    第1の層を通って前記半絶縁性半導体基板まで前記第2
    の層と同一導電型の第2の領域を拡散またはイオン注入
    で形成する工程と、前記第2の領域を境とした一方の第
    3の領域に前記第1の領域があり、前記第3の領域の前
    記第3、第2の層を選択的に除去する工程と、前記第2
    の領域を境とした他方の第4の領域の前記第3、第2の
    層を選択的に除去する工程と、前記第3の領域の前記第
    1の層、前記第4の領域の前記第1、第3の層、前記第
    1の領域及び前記第2の領域にそれぞれ電極を形成する
    工程を備えてなる半導体集積回路装置の製造方法。
JP61187131A 1986-08-08 1986-08-08 半導体集積回路装置およびその製造方法 Pending JPS6343359A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0327122A2 (en) * 1988-02-03 1989-08-09 Hitachi, Ltd. Complementary bipolar semiconductor device
US5378901A (en) * 1991-12-24 1995-01-03 Rohm, Co., Ltd. Heterojunction bipolar transistor and method for producing the same

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EP0327122A2 (en) * 1988-02-03 1989-08-09 Hitachi, Ltd. Complementary bipolar semiconductor device
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