JPS6396955A - 光電子集積回路の製造方法 - Google Patents
光電子集積回路の製造方法Info
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- JPS6396955A JPS6396955A JP24343086A JP24343086A JPS6396955A JP S6396955 A JPS6396955 A JP S6396955A JP 24343086 A JP24343086 A JP 24343086A JP 24343086 A JP24343086 A JP 24343086A JP S6396955 A JPS6396955 A JP S6396955A
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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
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
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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、半導体レーザ等の発光素子と電気素子や光素
子を同一基板上に一体化した光電子集積回路の製造方法
に関するものである。
子を同一基板上に一体化した光電子集積回路の製造方法
に関するものである。
従来の技術
最近、半導体レーザとその駆動回路を同一基板上に一体
化した光電子集積回路等の開発が活発になってきた。そ
の目的は、第1にコンパクト化、第2に高速化、第3に
低コスト化があげられる。
化した光電子集積回路等の開発が活発になってきた。そ
の目的は、第1にコンパクト化、第2に高速化、第3に
低コスト化があげられる。
ここで基本的な半導体レーザとその駆動回路を一体化し
た光電子集積回路の概略素子構成の一例を第3図に示す
。半導体レーザは埋込み型(BH)を、駆動素子にヘテ
ロバイポーラトランジスタ(HBT)を用いている。説
明を容易にするため用いる半導体材料をInGaAsP
、/InP系で説明する。
た光電子集積回路の概略素子構成の一例を第3図に示す
。半導体レーザは埋込み型(BH)を、駆動素子にヘテ
ロバイポーラトランジスタ(HBT)を用いている。説
明を容易にするため用いる半導体材料をInGaAsP
、/InP系で説明する。
半絶縁性InP基板1上にn型InGaAsP層2(厚
み約1μm)、n型InPクラッド層3(厚み約3μ!
11)、InGaAsP活性層4(厚み約0.2/jm
χp型InPクラッド層6(厚み約2.sμm)、p型
InG4AgPr yタクト層6(厚み約O,Sμm)
からなるメサ型半導体層の両側にp型1nP層ア(厚み
約0.5μm)、n型InP層8(厚み約2μm)を積
層して、電流ブロック(阻止)と活性層からの光の閉じ
込めを行なっている。電極の取り出しは、+側はp型I
nGaAsPコンタクト層e上にp型電極9を、−側は
、p。
み約1μm)、n型InPクラッド層3(厚み約3μ!
11)、InGaAsP活性層4(厚み約0.2/jm
χp型InPクラッド層6(厚み約2.sμm)、p型
InG4AgPr yタクト層6(厚み約O,Sμm)
からなるメサ型半導体層の両側にp型1nP層ア(厚み
約0.5μm)、n型InP層8(厚み約2μm)を積
層して、電流ブロック(阻止)と活性層からの光の閉じ
込めを行なっている。電極の取り出しは、+側はp型I
nGaAsPコンタクト層e上にp型電極9を、−側は
、p。
n型Inp層7,8をn型InGa人sP層2をエツチ
ングストッパーに用いてn型InP層3までInPとI
nGaAsP ノ選択エツチング液であるHOI/H3
PO4系液でエツチングして、n型1nGaAsP層2
を露出させてn型電極10を形成する。一方HBT部は
、半導体レーザの埋込み層7.8およびn型InPクラ
ッド層3を前述と同様に選択エツチング液を用いてエツ
チングしてn型InGaムsP層2を露出させ、次にn
型InGa人sP層2上にn型InP:rレクタ層11
(厚み約1μ!11)、p型InGaAsPベース層1
2(厚み約0.2 μm )、n型1nP エミツタ層
13(厚み約0.5μm)を順次形成し、各電極に対し
て、それぞれ選択エツチング液を用いてベース層、コレ
クタ層表面を露出させて電極14,15.16を形成す
る。
ングストッパーに用いてn型InP層3までInPとI
nGaAsP ノ選択エツチング液であるHOI/H3
PO4系液でエツチングして、n型1nGaAsP層2
を露出させてn型電極10を形成する。一方HBT部は
、半導体レーザの埋込み層7.8およびn型InPクラ
ッド層3を前述と同様に選択エツチング液を用いてエツ
チングしてn型InGaムsP層2を露出させ、次にn
型InGa人sP層2上にn型InP:rレクタ層11
(厚み約1μ!11)、p型InGaAsPベース層1
2(厚み約0.2 μm )、n型1nP エミツタ層
13(厚み約0.5μm)を順次形成し、各電極に対し
て、それぞれ選択エツチング液を用いてベース層、コレ
クタ層表面を露出させて電極14,15.16を形成す
る。
このような従来の素子において作製上、とりわけフォト
リソグラフィーや配線が困難で、歩留りや性能の低下を
まねいている。その理由は第3図を見てわかるように各
素子とも段差が多く、また大きいということがいえる。
リソグラフィーや配線が困難で、歩留りや性能の低下を
まねいている。その理由は第3図を見てわかるように各
素子とも段差が多く、また大きいということがいえる。
例えば半導体レーザ部においては、p、n型電極9,1
o間の高さの差は約6μm存在する。HBT部において
はエミッタ、コレクタ電極間の段差が一番大きく約1.
7μmもある。このような段差があると前述のようにフ
ォトリングラフイープロセスにおいてはマスク精度がず
れたり、ピントの合わせ精度にも問題が生じ、一方配線
においては段差角部で段切れが発生し、プロセス上、そ
のトラブルは大なるものがある。
o間の高さの差は約6μm存在する。HBT部において
はエミッタ、コレクタ電極間の段差が一番大きく約1.
7μmもある。このような段差があると前述のようにフ
ォトリングラフイープロセスにおいてはマスク精度がず
れたり、ピントの合わせ精度にも問題が生じ、一方配線
においては段差角部で段切れが発生し、プロセス上、そ
のトラブルは大なるものがある。
発明が解決しようとする問題点
上述のように従来の光集積回路においては、その素子構
造に大きな段差が多数あるため作製プロセスにおいてか
なシの問題点を生じている。そこで本発明では段差が小
さくかつ少ない素子の製造方法を提供するものである。
造に大きな段差が多数あるため作製プロセスにおいてか
なシの問題点を生じている。そこで本発明では段差が小
さくかつ少ない素子の製造方法を提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
前述の問題点である段差部を緩和するため、活性層を有
するDHウヱハーに2つのストライプ状の溝を平行に堀
ってメサを形成して前記溝に電流ブロック層を埋めて前
記メサ部を半導体レーザ部とし、前記メサの両側に存す
るDH半導体層領域に電気素子や光デバイス等の付加素
子を形成する際、前記DH半導体層に存する活性層半導
体を選択エツチングストッパ一層として用いて、前記活
性層上もしくは前記活性層下の半導体層上に前記付加素
子のだめの半導体層もしくは絶縁膜もしくは金属を形成
して前記付加素子を作製して、前記半導体レーザと前記
付加素子間の段差を低減する。
するDHウヱハーに2つのストライプ状の溝を平行に堀
ってメサを形成して前記溝に電流ブロック層を埋めて前
記メサ部を半導体レーザ部とし、前記メサの両側に存す
るDH半導体層領域に電気素子や光デバイス等の付加素
子を形成する際、前記DH半導体層に存する活性層半導
体を選択エツチングストッパ一層として用いて、前記活
性層上もしくは前記活性層下の半導体層上に前記付加素
子のだめの半導体層もしくは絶縁膜もしくは金属を形成
して前記付加素子を作製して、前記半導体レーザと前記
付加素子間の段差を低減する。
作用
以上のようにして段差を低減することにより、(’lプ
ロセスにおいて、フォトリソグラフィーや配線等の各種
の工程が容易になり、光電子集積回路の歩留りや性能が
向上する。
ロセスにおいて、フォトリソグラフィーや配線等の各種
の工程が容易になり、光電子集積回路の歩留りや性能が
向上する。
実施例
以下本発明の一実施例を示す。第1図は本発明の一実施
例方法により作成された光電子集積回路(InGaAs
P / InP系化合物半導体を用いた構造)の断面図
である。20は半絶縁性1nP基板、21はn型InP
クラッド層(厚み約2μm)、22はInGaAsP活
性層(厚み約0.2 pm )、23はp型InPクラ
ッド層(厚み約1μm)、24はpfiInP第2クラ
ッド層(厚み約1μm)、26はp型IrGaAsPコ
ンタクト層(厚み約o、sμm)、26はp型1nP埋
込み層(厚み約o、sμm)、27はn型InPM込み
層(厚み約o、sμm)、28はn型XnP−tvり2
層(厚み約1μ!11)、29はp型InGaAgPベ
ース層(厚み約o、2μm)、3oはn型InP ”r
−ミッタ層(厚み約0.5μm)、31はp型拡散分離
領域、32.33は半導体レーザのn型、p型電極、3
4.3E5,36はHBTのコレクタ、ペース。
例方法により作成された光電子集積回路(InGaAs
P / InP系化合物半導体を用いた構造)の断面図
である。20は半絶縁性1nP基板、21はn型InP
クラッド層(厚み約2μm)、22はInGaAsP活
性層(厚み約0.2 pm )、23はp型InPクラ
ッド層(厚み約1μm)、24はpfiInP第2クラ
ッド層(厚み約1μm)、26はp型IrGaAsPコ
ンタクト層(厚み約o、sμm)、26はp型1nP埋
込み層(厚み約o、sμm)、27はn型InPM込み
層(厚み約o、sμm)、28はn型XnP−tvり2
層(厚み約1μ!11)、29はp型InGaAgPベ
ース層(厚み約o、2μm)、3oはn型InP ”r
−ミッタ層(厚み約0.5μm)、31はp型拡散分離
領域、32.33は半導体レーザのn型、p型電極、3
4.3E5,36はHBTのコレクタ、ペース。
エミッタの電極を示す。素子構成は第3図と同様、半導
体レーザとHBTからなっている。HBT部は半導体レ
ーザの電流ブロッキング層の一部の領域を使って、表面
から活性層22まで選択エツチングで取り除いて、np
InPクラッド層21上にコレクタ層28.ベース層2
9.エミツタ層3゜を形成している。したがって半導体
レーザとHBTの表面の段差は最大で、いわゆる半導体
レーザのコンタクト層25表面とHBT部のコレクタ層
28の表面の間の高さの差は、約1.5μm程度で従来
の第3図の構造のものと比べ格段に小さくなっている。
体レーザとHBTからなっている。HBT部は半導体レ
ーザの電流ブロッキング層の一部の領域を使って、表面
から活性層22まで選択エツチングで取り除いて、np
InPクラッド層21上にコレクタ層28.ベース層2
9.エミツタ層3゜を形成している。したがって半導体
レーザとHBTの表面の段差は最大で、いわゆる半導体
レーザのコンタクト層25表面とHBT部のコレクタ層
28の表面の間の高さの差は、約1.5μm程度で従来
の第3図の構造のものと比べ格段に小さくなっている。
一方、半導体レーザにおけるn型クラッド層の電極32
に対しては、HBTと同様、活性層22まで溝37を堀
り込んで、そのコンタクト層26からの段差は約2.8
μmとなり従来の構造より小さくなり、この程度の段差
であればバイアメタルを用いてAuを溝37に埋込んで
表面の平坦化することが可能となる。また同様にコレク
タ電極斜に対しても、コレクタ層28よりもn型クラッ
ド層21の方が電子濃度が高いので図のようにn型クラ
ッド層21まで溝を堀り込んでムUのバイアメタル埋込
みをして表面の平坦化を行なっている。
に対しては、HBTと同様、活性層22まで溝37を堀
り込んで、そのコンタクト層26からの段差は約2.8
μmとなり従来の構造より小さくなり、この程度の段差
であればバイアメタルを用いてAuを溝37に埋込んで
表面の平坦化することが可能となる。また同様にコレク
タ電極斜に対しても、コレクタ層28よりもn型クラッ
ド層21の方が電子濃度が高いので図のようにn型クラ
ッド層21まで溝を堀り込んでムUのバイアメタル埋込
みをして表面の平坦化を行なっている。
また素子間分離に対しては、従来の第3図の構造では半
導体レーザとHBT等の構成素子間の電気的分離の問題
から、各素子の間を半絶縁性基板1までメサエッチング
して絶縁する方法をとっていた。そしてメサエッチング
の精度を上げるために基板1とn型クラッド層3の間に
n型InGaAsP層2を形成してエツチングストッパ
ーとしている。
導体レーザとHBT等の構成素子間の電気的分離の問題
から、各素子の間を半絶縁性基板1までメサエッチング
して絶縁する方法をとっていた。そしてメサエッチング
の精度を上げるために基板1とn型クラッド層3の間に
n型InGaAsP層2を形成してエツチングストッパ
ーとしている。
しかしながら本発明の実施例においては、p型拡散領域
31を形成することによって電気的分離は可能なため、
従来のメサ分離は必要とせず平坦化が達成される。
31を形成することによって電気的分離は可能なため、
従来のメサ分離は必要とせず平坦化が達成される。
次に本発明の実施例の作製プロセスを以下に説明する。
まず半絶縁性基板2o上にn型InP層21゜InGa
ムsP活性層22、p型XnPクラッド層23を順次エ
ピタキシャル成長し、その上にS x O2膜4゜を堆
積し、フォトリソグラフィーにより第2図乙のように2
つの溝を(011)方向のストライプ状に形成する。次
にBr −メタノール溶液で第2図すのように逆メサエ
ツチングする。その後、液相成長法によりp型InP層
26.n型XnP層27で溝を埋め、さらにp型InP
層24.p型InGaAsP層26を順次成長し、半導
体表面を平坦にする(第2図C)。この埋込み成長で半
導体レーザ部を形成する。
ムsP活性層22、p型XnPクラッド層23を順次エ
ピタキシャル成長し、その上にS x O2膜4゜を堆
積し、フォトリソグラフィーにより第2図乙のように2
つの溝を(011)方向のストライプ状に形成する。次
にBr −メタノール溶液で第2図すのように逆メサエ
ツチングする。その後、液相成長法によりp型InP層
26.n型XnP層27で溝を埋め、さらにp型InP
層24.p型InGaAsP層26を順次成長し、半導
体表面を平坦にする(第2図C)。この埋込み成長で半
導体レーザ部を形成する。
次に、第2図dのように半導体レーザ部を5i02膜4
1で選択的に(011)ストライプ方向に被い、前記5
i02膜41をマスクにしてp型工感1g層26.p型
InP層24.n型XnP層27.p型InP層26.
p型InP層23.活性層22を順次選択エツチングで
除去する。尚、InGa五sP層に対してはH2SO4
/ H2O2/ H20系溶液で、InP層はH,PO
4/HC/溶液を用いれば容易にエツチング可能である
。次に前記5i02膜41をマスクにしてn型InP層
28.p型InGaムSP層29.n型InP層30を
エピタキシャル成長する(第2図6)。
1で選択的に(011)ストライプ方向に被い、前記5
i02膜41をマスクにしてp型工感1g層26.p型
InP層24.n型XnP層27.p型InP層26.
p型InP層23.活性層22を順次選択エツチングで
除去する。尚、InGa五sP層に対してはH2SO4
/ H2O2/ H20系溶液で、InP層はH,PO
4/HC/溶液を用いれば容易にエツチング可能である
。次に前記5i02膜41をマスクにしてn型InP層
28.p型InGaムSP層29.n型InP層30を
エピタキシャル成長する(第2図6)。
そして、SiO2膜41をHF系溶液でエツチング除去
して、フォトリソグラフィーにより第2図fのようにエ
ミッタ、ベース層をメサエッチングする。そして第2図
gのようにSiN膜42 / 5i02膜43の2層絶
縁膜を堆積してフォトリソグラフィーで拡散分離窓44
を形成し、p型拡散する。
して、フォトリソグラフィーにより第2図fのようにエ
ミッタ、ベース層をメサエッチングする。そして第2図
gのようにSiN膜42 / 5i02膜43の2層絶
縁膜を堆積してフォトリソグラフィーで拡散分離窓44
を形成し、p型拡散する。
ここで拡散フロントはHBTと半導体レーザ部の電気的
分離を有効に働かせるため半絶縁性InP基板20側ま
で入れる。そして、第2図りで半導体レーザ部とHBT
部のn型側電極取り出しのだめコンタクト穴45.46
をそれぞれ形成する。最後に第2図1のように各素子の
電極32,33゜34.35.36をそれぞれ形成して
、配線することによって本発明実施例の光電子集積回路
は完成する。
分離を有効に働かせるため半絶縁性InP基板20側ま
で入れる。そして、第2図りで半導体レーザ部とHBT
部のn型側電極取り出しのだめコンタクト穴45.46
をそれぞれ形成する。最後に第2図1のように各素子の
電極32,33゜34.35.36をそれぞれ形成して
、配線することによって本発明実施例の光電子集積回路
は完成する。
発明の効果
以上のように、本発明によれば従来と同一のエビ成長回
数にもかかわらず素子の段差形状が小さくブレーナ的に
なっておりフォトリソグラフィーや配線等のプロセスが
容易になり歩留シの向上が期待できる。また素子間分離
においてもp型拡散分離が使え工程が楽になる。したが
って各素子を従来のようなメサ構造になっていないので
メサ側面からの電流リーク等が低減でき、性能向上と素
子の信頼性も確保できる。
数にもかかわらず素子の段差形状が小さくブレーナ的に
なっておりフォトリソグラフィーや配線等のプロセスが
容易になり歩留シの向上が期待できる。また素子間分離
においてもp型拡散分離が使え工程が楽になる。したが
って各素子を従来のようなメサ構造になっていないので
メサ側面からの電流リーク等が低減でき、性能向上と素
子の信頼性も確保できる。
第1図は本発明の一実施例方法で作成された光電子集積
回路の断面図、第2図は本実施例方法を示す工程断面図
、第3図は従来の光電子集積回路の断面図である。 1・・・・・・半絶縁性基板、2・・・・・・エツチン
グストッパ一層、4・・・・・・活性層、20・・・・
・・半絶縁性基板、22・・・・・・活性層(エツチン
グストツノく一層)、31・・・・・・p型拡散分離層
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名21
1−4wL 2f、24・−−クラ、ド2糧 22−−づ舌を支ノi jff11エッテシデスト7A
42B−・−コしククー 29−・−1・−ス 30−・−エミッター 3f−分離傾爪 第2図 第2図 味 − 一 派
回路の断面図、第2図は本実施例方法を示す工程断面図
、第3図は従来の光電子集積回路の断面図である。 1・・・・・・半絶縁性基板、2・・・・・・エツチン
グストッパ一層、4・・・・・・活性層、20・・・・
・・半絶縁性基板、22・・・・・・活性層(エツチン
グストツノく一層)、31・・・・・・p型拡散分離層
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名21
1−4wL 2f、24・−−クラ、ド2糧 22−−づ舌を支ノi jff11エッテシデスト7A
42B−・−コしククー 29−・−1・−ス 30−・−エミッター 3f−分離傾爪 第2図 第2図 味 − 一 派
Claims (1)
- 基板上に第1の導電型の半導体層、光を導波する活性層
および第2の導電型の半導体層を順次形成したダブルヘ
テロ型半導体基体の一部に平行にストライプ状の2つの
溝を堀ってメサ形状領域を形成し、前記溝に電流阻止用
の半導体層を埋めて前記メサ形状領域を発光素子領域と
し、前記メサ形状領域の両側に存する前記半導体層の領
域に前記第1の導電型の半導体層のオーミック電極また
は素子を作製する際、前記半導体層の活性層をエッチン
グストッパーとして前記第2の導電型の半導体層もしく
は前記活性層をエッチングし、このエッチングにより露
出した半導体表面上に半導体層もしくは金属もしくは絶
縁膜等を形成するようにした光電子集積回路の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24343086A JPH0691240B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光電子集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24343086A JPH0691240B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光電子集積回路の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6396955A true JPS6396955A (ja) | 1988-04-27 |
JPH0691240B2 JPH0691240B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17103755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24343086A Expired - Lifetime JPH0691240B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光電子集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0691240B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02280338A (ja) * | 1989-04-21 | 1990-11-16 | Nec Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP24343086A patent/JPH0691240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02280338A (ja) * | 1989-04-21 | 1990-11-16 | Nec Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0691240B2 (ja) | 1994-11-14 |
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