JPH02210835A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH02210835A
JPH02210835A JP1029837A JP2983789A JPH02210835A JP H02210835 A JPH02210835 A JP H02210835A JP 1029837 A JP1029837 A JP 1029837A JP 2983789 A JP2983789 A JP 2983789A JP H02210835 A JPH02210835 A JP H02210835A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
channel
fet
semiconductor
hbt
Prior art date
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Pending
Application number
JP1029837A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobutaka Fuchigami
渕上 伸隆
Naoyuki Matsuoka
直之 松岡
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
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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、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと電界効
果トランジスタ、ダイオード素子、抵抗素子を同一基板
上に形成した半導体集積回路装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ素子(HBT)と、電界効果トランジスタ(F
ET)素子とを同一基板上に形成する技術としては、特
開昭60−120551号に記載の様に、HBTのエミ
ッタ、ベース、コレクタのいずれかの半導体層を、FE
Tのチャネル、又はチャネルへの電子供給層として用い
ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしHBTにとって最適な半導体層と、FETにとっ
て最適な半導体層とが一致しない場合が多く、両者とも
最適なデバイス構造となっていない。
又、FETのチャネル形成条件が固定の為、1つのゲー
ト材料に対して1つの閾値電圧をもったFETLか作製
できず、設計の自由度を大きく制限する。
更に、もしFETのチャネルをHBTのベースに相当す
る第2の半導体層の上にある第3の半導体層に形成する
場合、第2の半導体層の上に2つ以上の第3の半導体層
があれば寄生トランジスタを生成してしまう為、1つの
第2の半導体層の上には1つのFETLか作れず高集積
化に対する制約となる0反対に、第2の半導体層の下に
ある第1の半導体層にFETを形成する場合、HBTと
FETの間の電気的干渉が無視できなくなるという問題
がある。
本発明は、HBTとFETの半導体層に各々最適な条件
を設定することを可能ならしめるデバイス構造を提供す
ることを目的とする。
更に、異なる閾値電圧をもつFETを同一基板上に形成
することを可能ならしめるデバイス構造を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
FETのチャネルの形成条件が、HBT側の形成条件に
よって左右されないようにする為には、FETのチャネ
ルとHBTの半導体とを別々にする。但し、プロセス工
程の増加を極力抑える為にFETのオーミック層とHB
Tの最上部のオーミック層は同時に設けることとする。
FETのチャネルとなる半導体層はHBTの最下層の下
に設けることとすれば、プロセス的には半導体層が1層
増えただけですむ。
異なる閾値電圧を与えるFETのチャネルを形成するに
は、イオン打込み技術を併用する。半導体基板上にイオ
ン打込みで作ったチャネルを用いるFETを同じ回路の
中に共存させることを可能とすることで、この問題は解
決される。
〔作用〕
HBTとFETを同一基板上に形成する場合において、
HBTの最下層の半導体層の下に半導体層をもう1M形
成し、この半導体層をFETのチャネルに使うことで、
FETの形成条件はHBTの形成条件からの制約を受け
なくなる。
更に、上記の半導体層は抵抗層としても利用でき、集積
回路のチップ面積の低減と設計の自由度の増大をもたら
す。
半導体基板にイオン打込みで形成するチャネルを使って
作ったFETも利用可能とすることで。
同一基板上に異なる閾値電圧をもつf” E Tをもつ
ことができ、設計の自由度は更に大きくなる。
〔実施例〕
本発明の1実施例として、Gt3Ag / A Q G
aAs系の化合物半導体を用いて、ペテロ接合バイポー
ラトランジスタ(HBT)素子、MI4SFIET(メ
タルセミコンダクタ: Metal Sem1cond
uctor F E T )素子、にl5FET (メ
タル イソシュレータ セミコンダクタ: Metal
 In5ulator Sem1conductor 
F E T )素子、ダイオード素子、抵抗素子を作る
場合について示す。
ペテロ接合にInGaAs/ A Q GaAs系の化
合物半導体を使ったHBTの下に、InGaAsMを設
けて素子を作り回路を構成することも可能であり、Si
/Gθ系のHBTの下に、Si導電層を設け、その導電
層からなる素子で回路を構成することも可能である。
(実施例1) 第1図は本発明の一実施例の半導体装置の構造を示す模
式図である。この半導体装置は第1の4電型を有する第
1の半導体層をコレクタとし、その上の第2の導電型を
有する第2の半導体層をベースとし、更にその上の第1
の導電型を有し且つ該第2の半導体層よりも禁制帯幅の
大きい第3の半導体層をエミッタとしたバイポーラトラ
ンジスタ素子の、コレクタの下に該第1の導電型を右す
る第4の半導体層を設け、該第4の半導体層をチャネル
、又はチャネルへの電子供給層とする電界効果トランジ
スタ素子を作り、更に該第4の半導体層を使ってダイオ
ード素子(或いは抵抗素子)を作ることで構成されてい
る。半絶縁性のGaAs基板1の上に、上記第4の半導
体層に相当するn −G a A s 2を成長させ、
その上にn+ −GaAs3を成長させた後、第1の半
導体層に相当するn−GaAs4を成長させ、更に第2
の半導体層に相当するp+ −GaAs+2、第3の半
導体層に相当するn−Aj2GaAss8を成長させ、
第1.第2゜第3の半導体層からなるエミッタ・トップ
型のHBTと、第4の半導体層からなるnチャネルのM
ESFETと抵抗素子とを作り、更に基板1上に形成し
たpチャネルのJFET(ジャンクション:Junct
ion F E T )を組み合わせることで、相補型
インバータ回路の出力端に駆動能力を高める為のバイポ
ーラ素子を接続した、同図(b)の如き回路を構成した
例を示す。
第2図は1本回路を構成するプロセスの出発点として、
半絶縁性GaAs基板1上に、n −GaAs+2、n
+−GaAs3.n−GaAs4、p+−G a A 
s 5、N−AflGaAs6を結晶成長させたウェハ
の断面を示したものである。これから、エツチングとイ
オン打込みによって各素子を形成してゆき、 MISF
ETのゲート、或いはショットキー接合ダイオードの金
属部となるショットキー電極12を蒸着とドライエツチ
ングによって形成し、オーミック層となるn+−GaA
s7  を有機金属気相化学反応法(MOCVD )等
を使ってパターンに選択的に成長させ、その上にオーミ
ック電極13を形成し、配線工程を行なって回路を構成
する。
第3図〜第6図は、第2回の結晶成長層から得られる素
子の1例である。
第3図(a)はエミッタ・トップ型のHBTであり、同
図(b)はnpn型トランジスタである。
第4図(a)は第4の半導体層2をチャネルとして使っ
て形成したMESFETであり、同図(b)はイオン打
込みで形成したチャネルを用いたMESFET 、同図
CQ)はNl5FETである。
第5図(a)はpnダイオード、同図(b)は第4の半
導体層2を使ったショットキー接合ダイオードであり、
同図(c)、(d)はショットキー接合ダイオードであ
る。
第6図(a)、(b)、(Q)はそれぞれ抵抗素子であ
る。
(実施例2) 第7図は、前記第1の実施例の構造において、バイポー
ラ素子のエミッタとコレクタの配置を逆にし、且つ該エ
ミッタの下に上記第4の半導体層を設けて、該第4の半
導体層をチャネル、又はチャネルへの電子供給層とする
電界効果トランジスタ素子を作り、更に該第4の“半導
体層を使ってダイオード素子、或いは抵抗素子を作るこ
とで構成する半導体装置のための結晶成長層を示したも
のであり、HBTのエミッタとなるN −A n Ga
As 6と、コレクタとなるn −G a A s 4
の配置が逆になっている。
第8図に、この時得られる素子を示す、プロセス工程は
基本的に実施例1の場合と同じである。
(a)はコレクタ・トップ型のHBTであり、(c)、
(f)はpnp型トランジスタである。
(b)、(d)は各々肝5FETとMISFETであり
、(h)が第4の半導体層2を利用したMESFETで
あり。
(i)がイオン打込みで形成したチャネルを使つ(e)
、(j)、(k)がpnダイオードであり、(Q)、(
m)がショットキー接合ダイオードである。(g)* 
 (n)t  (o)は抵抗素子である。
(実施例3) 第9図(a)、(b)、(Q)は本発明の実施例として
、エミッタ・トップ型のHBTの下に、第4の半導体層
2を設け、半導体層2を用いてMESFET。
或いは抵抗素子を作って集積回路を構成する場合の例で
ある。
(a)は(d)に示す如きインバータ回路、(b)はe
に示す如き抵抗付きのトランジスタ、(C)は(f)に
示す如きFETの出力端に駆動能力を高める為のバイポ
ーラ素子を設けた場合の例である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、lチップの上にHBT、FET。
ダイオード、抵抗を形成できるので高性能な集積回路が
実現できる効果がある。
又、FETのチャネルの形成条件とHBTの半導体層と
の形成条件を別々に設定できるので、杏子に最適な設定
が可能となる効果がある。
すγ: 更に、イオン打込みで作ったチャネルを利用するFET
も利用できるので、設計の自由度が大きくなる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例として、G a A s /
A Q GaAs系のHBTの下に、n −G a A
 s 2を設け、それをMESFHTのチャネル、抵抗
素子として利用し、pチャネルJFETと組み合わせて
相補型インバータ回路の構成図および回路図、第2図。 第7図は本発明の実施例の半導体装置を作成するための
ウェハ上の層構造を示す断面図、第3図乃至第6図およ
び第8図は本発明の実施例の半導体装置の素子形成部の
断面図、第9図は本発明の他の実施例の半導体装置の素
子形成部の断面図および上記部分の回路図である。 1・・・半絶縁性G a A s基板、2− n −G
 a A s 。 3−n+−GaAs、4−n−GaAs、5 =−p 
+−G a A s 、 6−N−Al1GaAs、 
7−n+−GaAs、8・・・イオン打込みで形成した
n −G a A s、9・・・p+−G a A s
 、  l O・・・アンドープA Q GaAs、1
1・・・イオン打込みで形成したp  GaAs、12
・・・ショットキー電極、13・・・オーミック電極。 早 1す (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の導電型を有する第1の半導体層をコレクタと
    し、その上の第2の導電型を有する第2の半導体層をベ
    ースとし、更にその上の第1の導電型を有し且つ該第2
    の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半導体層をエ
    ミッタとしたバイポーラトランジスタ素子の、コレクタ
    の下に該第1の導電型を有する第4の半導体層を設け、
    該第4の半導体層をチャネル、又はチャネルへの電子供
    給層とする電界効果トランジスタ素子を作り、更に該第
    4の半導体層を使ってダイオード素子、或いは抵抗素子
    を作ることで構成する半導体集積回路装置。 2、請求項第1項記載のバイポーラ素子のエミッタとコ
    レクタの配置を逆にし、且つ該エミッタの下に上記第4
    の半導体層を設けて、該第4の半導体層をチャネル、又
    はチャネルへの電子供給層とする電界効果トランジスタ
    素子を作り、更に該第4の半導体層を使ってダイオード
    素子、或いは抵抗素子を作ることで構成する半導体集積
    回路装置。
JP1029837A 1989-02-10 1989-02-10 半導体集積回路装置 Pending JPH02210835A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018865A1 (en) * 1999-09-06 2001-03-15 Hitachi, Ltd. High-frequency power amplification module and radio communication device
JP2006253503A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Anritsu Corp マイクロ波モノリシック集積回路

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US6636118B1 (en) 1999-09-06 2003-10-21 Hitachi, Ltd. High-frequency power amplification module and radio communication device
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