JPH02283066A - 集積回路の製造方法 - Google Patents

集積回路の製造方法

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JPH02283066A
JPH02283066A JP1104992A JP10499289A JPH02283066A JP H02283066 A JPH02283066 A JP H02283066A JP 1104992 A JP1104992 A JP 1104992A JP 10499289 A JP10499289 A JP 10499289A JP H02283066 A JPH02283066 A JP H02283066A
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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、光素子と電子素子が集積され、光フアイバ通
信等に用いられる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〕
光フアイバ通信用の受信フロントエンドとして、受光素
子であるpinホトダイオード(PIN−PD)と電子
素子である電界効果トランジスタ(FET)やバイポー
ラトランジスタとをハイブリッド基板に集積した構造の
ものが知られている。
また、PIN−PDとFETとがInP基板上にモノリ
シックに集積された構造のものも既に作製されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ハイブリッド基板上に受光素子および電子素子を集積し
たものは、半田付けにより各素子が実装されているので
、モノリシックのものに比べて信頼性が低く、また、大
量生産に不向きである。
一方、上述した従来のモノリシックのものは、バイポー
ラトランジスタを備えていない。光フアイバ通信の受信
フロントエンドは、その初段においては入力インピーダ
ンスが高くショットノイズの小さいFETが望ましく、
次段以降は相互コンダクタンスの大きいバイポーラトラ
ンジスタが望ましい。したがって、PIN−PDとFE
Tとバイポーラトランジスタの3種類の素子が全て同一
半導体基板上にモノリシックに集積化されたものが求め
られているが、未だそのような集積回路は開発されてい
ない。
特に、InP半導体基板上にPIN−PDとFETの一
種である高電子移動度トランジスタ(HEMT)とヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ(HB T)とを集積す
る際には、これらがすべて異なるエピタキシャル層構造
を持つため、各素子を形成するための従来技術を単に寄
せ集めて集積回路を作製しようとすると、その工程が非
常に複雑になることが予想される。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の集積回路の製造方
法は、InP半導体基板上に、PIN−PD用としてn
型層がInP、i型層がGaInAsSp型層がInP
またはGaInAsであるエピタキシャル結晶と、HE
MT用として電子供給層がA111nAs、能動層がG
aInAsであるエピタキシャル結晶と、HBT用とし
てサブコレクタ層がInP、コレクタ層がGaInAs
ベース層がGaInAs、エミッタ層がInPであるエ
ピタキシャル結晶とが形成され、その後のエツチング工
程の中で、PIN−PD用結晶のn型層の一部露出、H
BT用結晶のサブコレクタ層の一部露出およびHEMT
用結晶の不要領域の除去が同時に行われることを特徴と
するものである。
〔作用〕
Ga I nAsおよびA(lInAsはInPに対し
て選択的エツチングが可能であるため、PIN−PD用
結晶のi型層(p型層がGa InAsのときはp型層
およびi型層) 、HBT用結晶のベース層およびコレ
クタ層、ならびに不要領域のHEMT用結晶を同時にエ
ツチングした際に、PIN−PD用結晶ではn型層が露
出したときにエツチングが自動的に停止し、HBT用結
晶ではサブコレクタ層が露出したときにエツチングが自
動的に停止し、不要領域のHEMT用結晶では基板が露
出したときにエツチングが自動的に停止する。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例を示す工程断面図である。
用意されたインジウム・リン(InP)半導体基板1上
に、通常のエピタキシャル成長技術および選択成長マス
クを用いたエピタキシャル選択成長技術が用いられて、
HEMT領域2にHEMT用のエピタキシャル結晶3が
、PIN−PD 領域4にP I N−PD用のエピタ
キシャル結晶5が、また、HBT領域6にHBT用のエ
ピタキシャル結晶7がそれぞれ形成される(第1図(A
)参照)。
HEMT用結晶3は、能動層となるGaInAs層8お
よび電子供給層となるn型AjllnAs層9で構成さ
れている。P I N−PD用結晶5は、n型層となる
n型InP層10、i型層となるi型GaInAs層1
1およびp型層となるp ’JI I n P層12で
構成されている。HBT用結晶7は、サブコレクタ層と
なるn型InP層13、コレクタ層となるn型Ga I
 nAs層14、ベース層となるp型Ga[nAs層1
5およびエミッタ層となるn型1nP層16で構成され
ている。
なお、HEMT用結晶3の形成の際には、HEMT不要
領域17にもHEMT用結晶であるGaInAs層とn
型Aj7InAs層が形成される。
本実施例ではエピタキシャル成長方法として、優れた選
択成長性を示す100 Torr以下の減圧での有機金
属気相成長法(OMVPE)が用いられている。基板温
度は600℃ないし700℃程度とし、形成したい半導
体層毎に反応ガスが適宜選択される。InP層のエピタ
キシャル成長には、反応ガスとしてトリメチルインジウ
ム(TMI)およびホスフィン(PH3)が用いられる
。GaInAs層のエピタキシャル成長には、反応ガス
としてトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルイン
ジウム(TM I )およびアルシン(AsH3)が用
いられる。AllInAs層のエピタキシャル成長には
、反応ガスとしてトリメチルアルミニウム(TMA) 
、トリメチルインジウム(TMl)およびアルシン(A
 s Ha )が用いられる。
また、選択成長マスクとしては、窒化シリコン(SiN
  )膜、または酸化シリコン(S 102 )膜が用
いられる。
つぎに、表面全体に窒化シリコン膜を堆積した後レジス
トを塗布し、ホトリソグラフィ技術を用いてそのレジス
トをパターンニングし、このバターンニングされたレジ
ストをマスクとして窒化シリコン膜をさらにパターンニ
ングして、窒化シリコン膜およびレジスト膜からなるパ
ターン化されたエツチング用のマスク18.19を形成
する。
なお、マスク18.19には、窒化シリコン膜に代えて
酸化シリコン膜を用いてもよい。そして、P IN−P
D用結晶5のn型層12.およびHBT用結晶7のエミ
ッタ層16を、マスク18.19で一部を遮蔽しながら
エツチングする(第1図(B)参照)。
このとき、エッチャントとして、GaInAsおよびA
j71nAsをエツチングせず、InPをエツチングす
るエッチャント、たとえば、Hcg:H3PO4が用い
られているので、いわゆる選択性エツチングが行われ、
n型層12およびエミッタ層16のエツチングは自動的
に停止する。
つぎに、HEMT領域2およびHBT領域6の所定の領
域に、上述した窒化シリコン膜(または酸化シリコン膜
)およびレジスト膜からなるパターン化されたマスク2
0.21を形成する。そして、マスク18.20および
21で所定領域を遮蔽しながらエツチングを行い、PI
N−PD用結晶5のi型層11、HBT用結晶7のベー
ス層15およびコレクタ層14、HEMT用結晶3の電
子供給層9および能動層8 (HEMT不要領域を含む
)を除去する(第1図(C)参照)。
このとき、エッチャントとして、InPをエツチングせ
ず、Ga l nAsおよびAplnAsをエツチング
するエッチャント、たとえば、H2SO4:H2O2が
用いられているので、いわゆる選択性エツチングが行わ
れ、i型層11、ベース層15、コレクタ層14、電子
供給層9および能動層8のエツチングは自動的に停止す
る。もし、HBT用結晶7のサブコレクタ層13および
PIN−PD用結晶5のn型層10がInPでなくGa
InAsで構成されていたら、ここでのエツチングは、
層13または10のいずれかの層が露出したときに停止
させなければならない。しかし、P I N−PDのi
型層の厚さは一般に2μm以上、HBTのベース層とコ
レクタ層を合わせた厚さは一般に1μm以下であるため
、PIN−PDのn型層が露出するまでの時間とHBT
のサブコレクタ層が露出するまでの時間が異なる。した
がって、PIN−PDのn型層とHBTのサブコレクタ
層を同時に露出させることはできない。すなわち、本実
施例ては、PIN−PDのn型層とHBTのサブコレク
タ層がInPで構成されており、HEMTの電子供給層
と能動層がそれぞれn型ANI nAs5Ga InA
sで構成されているために、いわゆる選択的エツチング
が可能であり、PIN−PD用結品5のi型層11、H
BTのベース層15、コレクタ層14および不要領域1
7のHEMT用結晶を同時にエツチングすることができ
る。
以上のエツチング工程の後は、PIN−PDのp電極2
2、口電極23、HEMTのソース電極24、ドレイン
電極25、ゲート電極26、HBTのエミッタ電極27
、ベース電極28、コレクタ電極29が形成され(第1
図(D)参照)、さらに、必要な配線が施されて所望の
集積回路が完成する。
第2図は、本発明の他の実施例を示す工程断面図である
。本実施例は、PIN−FD用結晶のp型層がInPで
はなくGaInAsである点が、第1図の実施例と相違
する。なお、第1図と同一または相当部分には同一の符
号を付してその詳しい説明は省略する。
InP基板1上にP I N−PD用結晶105、HE
MT用結晶3およびHBT用結晶7が形成された後(第
2図(A)参照) 、HBT用結晶7のエミッタ層16
上にレジスト膜および窒化シリコン膜などからなるマス
ク19が形成される。ついで、マスク19で所定領域が
遮蔽されつつ選択性エツチングが行われ、)IBT用結
晶7のベース層15が露出される(第2図(B)参照)
さらに、レジスト膜および窒化シリコン膜からなるマス
ク18.20.21が形成され、これらで所望領域が遮
蔽されつつ選択性エツチングが行われ、PIN−PD用
結晶105のi型層11、HBTのベース層15、コレ
クタ層14および不要領域17のHEMT用結晶が同時
にエツチング除去される(第2図(C)参照)。そして
、必要な電極22〜29が形成され(第2図(D’)参
照)、最後に配線が施されて所望の集積回路が完成する
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の集積回路の製造方法によ
れば、PIN−PD用結晶のi型層(p型層がGaIn
Asのときはp型層およびi型層) 、HBT用結晶の
ベース層およびコレクタ層、ならびに不要領域のHEM
T用結晶を同時に、しかも、エツチング時間を厳密に制
御することなくエツチングできる。したがって、PIN
−PD。
HEMTおよびHBTを含む集積回路を短時間で得るこ
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である集積回路の製造方法を
示す工程断面図、第2図は本発明の他の実施例を示す工
程断面図である。 1・・・lnP基板、3・・・HEMT用結晶、5.1
05・・・PIN−PD用結晶、7・・・HBT用結晶
、8・・・能動層、9・・・電子供給層、10・・・n
型層、11・・・i型層、12,112・・・p型層、
13・・・サブコレクタ層、14・・・コレクタ層、1
5・・・ベース層、16・・・エミッタ層、18〜21
・・・マスク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、InP半導体基板上に、n型層がInPi型層がG
    aInAs、p型層がInPであるpinホトダイオー
    ド用エピタキシャル結晶と、電子供給層がAlInAs
    、能動層がGaInAsである高電子移動度トランジス
    タ用エピタキシャル結晶と、サブコレクタ層がInP、
    コレクタ層がGaInAs、ベース層がGaInAs、
    エミッタ層がInPであるヘテロ接合バイポーラトラン
    ジスタ用エピタキシャル結晶とを形成する工程と、 pinホトダイオード用エピタキシャル結晶のp型層お
    よびヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピタキシャ
    ル結晶のエミッタ層をそれぞれ部分的に同時にエッチン
    グ除去してi型層およびベース層の一部を露出する工程
    と、 pinホトダイオード用エピタキシャル結晶のi型層と
    ヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピタキシャル結
    晶のベース層およびコレクタ層と高電子移動度トランジ
    スタ用エピタキシャル結晶の電子供給層および能動層を
    それぞれ部分的に同時にエッチング除去してn型層およ
    びサブコレクタ層の一部を露出すると共に高電子移動度
    トランジスタ用エピタキシャル結晶の必要領域のみを残
    す工程と、 pinホトダイオード用エピタキシャル結晶のp型層お
    よびn型層上、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エ
    ピタキシャル結晶のエミッタ層、ベース層およびサブコ
    レクタ層上、ならびに高電子移動度トランジスタ用エピ
    タキシャル結晶の電子供給層上にそれぞれ必要な電極を
    形成する工程と を備えた集積回路の製造方法。 2、InP半導体基板上に、n型層がInP、i型層が
    GaInAs、p型層がGaInAsであるpinホト
    ダイオード用エピタキシャル結晶と、電子供給層がAl
    InAs、能動層がGaInAsである高電子移動度ト
    ランジスタ用エピタキシャル結晶と、サブコレクタ層が
    InP、コレクタ層がGaInAs、ベース層がGaI
    nAs、エミッタ層がInPであるヘテロ接合バイポー
    ラトランジスタ用エピタキシャル結晶とを形成する工程
    と、 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピタキシャル結
    晶のエミッタ層を部分的にエッチング除去してベース層
    の一部を露出する工程と、 pinホトダイオード用エピタキシャル結晶のp型層お
    よびi型層とヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピ
    タキシャル結晶のベース層およびコレクタ層と高電子移
    動度トランジスタ用エピタキシャル結晶の電子供給層お
    よび能動層をそれぞれ部分的に同時にエッチング除去し
    てn型層およびサブコレクタ層の一部を露出すると共に
    高電子移動度トランジスタ用エピタキシャル結晶の必要
    領域のみを残す工程と、 pinホトダイオード用エピタキシャル結晶のp型層お
    よびn型層上、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エ
    ピタキシャル結晶のエミッタ層、ベース層およびサブコ
    レクタ層上、ならびに高電子移動度トランジスタ用エピ
    タキシャル結晶の電子供給層上にそれぞれ必要な電極を
    形成する工程と を備えた集積回路の製造方法。
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US07/507,530 US5051372A (en) 1989-04-12 1990-04-11 Method of manufacturing a semiconductor optoelectric integrated circuit device, having a pin, hemt, and hbt, by selective regrowth
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