JPH026237B2 - - Google Patents

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JPH026237B2
JPH026237B2 JP57037381A JP3738182A JPH026237B2 JP H026237 B2 JPH026237 B2 JP H026237B2 JP 57037381 A JP57037381 A JP 57037381A JP 3738182 A JP3738182 A JP 3738182A JP H026237 B2 JPH026237 B2 JP H026237B2
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JP
Japan
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layer
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substrate
semiconductor element
gaas
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JP57037381A
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JPS58154286A (ja
Inventor
Tatsuyuki Sanada
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H29/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
    • H10H29/10Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0261Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、同一基板上に通常の半導体素子と光
半導体素子とを共存させた半導体装置の改良に関
する。
従来技術と問題点 従来、同一基板上に例えば論理用電界効果半導
体素子と光半導体素子とを形成した半導体装置と
して第1図に見られるものが知られている。
図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はn
型GaAs能動層、3はn型GaAs層、4はn型
GaAlAsクラツド層、5はn型GaAs活性層、6
はp型GaAlAsクラツド層、7はp+型GaAsキヤ
ツプ層、8はAuZnからなるp側電極、9は
AuGeからなるドレイン電極、10はAlからなる
ゲート電極、11はAuGeからなるソース電極を
それぞれ示す。尚、QTは電界効果トランジスタ
部分、QLは半導体レーザ部分をそれぞれ示す。
この装置に図示の極性に電圧を印加すると、矢
印Iで示すように電流が流れる。そして、この電
流はゲート電極10に印加される負電圧に依つて
発生する空乏層の拡がりで制御されるので、前記
負電圧を信号として半導体レーザ部分QLの放射
光を変調することができる。
ところで、この従来例では、電界効果トランジ
スタ部分QTと半導体レーザ部分QLとの間の段
差が大(例えば3〜5〔μm〕)である為、電界効
果トランジスタの電極、特にゲート電極のフオト
リソグラフイが困難になり微細加工ができず、ま
た、電流はキヤリヤ濃度が低い能動層2を配線と
して流れる為、配線抵抗が大である。
そこで、第2図に見られる構造の装置も提案さ
れている。
図に於いて、21はn型GaAs基板、22はn
型GaAlAsクラツド層、23はn型GaAlAs活性
層、24はp型GaAlAsクラツド層、25はn型
GaAs層、26は半絶縁性GaAlAs層、27はn
型GaAs能動層、28は二酸化シリコン絶縁膜、
29はp型不純物拡散領域、30はAuCrからな
るp側電極、31はAuGeNiからなるドレイン電
極、32はAuCrからなるゲート電極、33は
AuGeNiからなるソース電極、34はAuGeNiか
らなるn側電極、QTは電界効果トランジスタ部
分、QLは半導体レーザ部分をそれぞれ示す。
この装置に於いて、図示の極性に電圧を印加す
ると、矢印I1で示す電流が流れ、それは、ソース
電極33、p側電極30を通り、矢印I2の如く流
れる。そして、この電流もゲート電極32に印加
される負電圧で能動層27中に発生する空乏層の
拡がり如何で制御される。従つて、前記同様、半
導体レーザ部分QLの放射光は変調可能である。
この従来例に依ると、半導体レーザ部分QLと
電界効果トランジスタ部分QTとの間の段差は解
消され、また、配線抵抗は問題にならないもの
の、別の欠点が発生する。即ち、この装置では、
半絶縁性GaAlAs層26はエピタキシヤル成長法
で形成している為、その比抵抗ρは通常〜103〜4
〔Ω−cm〕程度であつて、余り高くはできない。
従つて、矢印I1で示した電流が破線の矢印で示し
てあるように流れ、半導体レーザ部分QLは正常
に動作しないことになる。尚、因に第1図に見ら
れる半絶縁性GaAs基板1に於ける比抵抗ρは
106〜7〔Ωcm〕を得ることができる。
発明の目的 本発明は、高比抵抗の半絶縁性基板上に通常の
半導体素子と半導体レーザ、LEDなどの光半導
体素子とを段差がないように併設し、また、それ
等半導体素子と光半導体素子とを結ぶ配線の抵抗
を低く抑えることができるようにするものであ
る。
発明の実施例 第3図乃至第7図は本発明一実施例を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体装置
の要部断面図であり、次に、これ等の図を参照し
つつ説明する。
第3図参照 (1) 半絶縁性GaAs基板31上に厚さ〜6000〔Å〕
の二酸化シリコン膜51を例えばCVD法で形
成する。
(2) 通常のフオト・リソグラフイ技術にて二酸化
シリコン膜51のパターニングを行ない、選択
的に窓を形成する。
(3) パターニングされた二酸化シリコン膜51を
マスクとして基板31を深さ7〜8〔μm〕程
度エツチングする。
第4図参照 (4) 再び二酸化シリコン膜51のパターニングを
行ない、さきに形成した窓を若干拡大する。
(5) 二酸化シリコン膜51をマスクとしてZnの
拡散を行ない基板31に深さ〜50〔μm〕のp+
(p>1020〔cm-3〕)型配線層32を形成する。
第5図参照 (6) 二酸化シリコン膜51を除去してから分子ビ
ーム・エピタキシヤル成長法(MBE法)にて
通常の半導体素子に於ける能動層であるn型
GaAs層33を厚さ例えば0.2〔μm〕程度に成
長させる。このときの温度は600〜700〔℃〕、時
間は1〜3〔時間〕であり、また、n型不純物
の濃度は1×1017〔cm-3〕である。
この工程中に、p+型配線層32上のn型
GaAs層33にはp型不純物が這い上りn型を
p型に変換する。尚、温度を600〔℃〕として1
時間に於ける這い上り拡散深さは〜0.5〔μm〕
程度である。
(7) CVD法に依り二酸化シリコン膜52を形成
し、これをリソグラフイ技術にてパターニング
し、基板31の厚い部分と、段差部と、基板3
1の薄くなされた部分の一部とを覆うものを残
して他を除去する。
(8) 再びMBE法を適用し、半導体レーザのp側
コンタクト層であるp+型GaAs層34を厚さ例
えば2〜3〔μm〕程度に成長させる。尚、p
型不純物濃度は5×1018〔cm-3〕程度である。
続いて、キヤリア閉じ込め層であるp型
GaAlAs層35を厚さ例えば1〔μm〕程度に
成長させる。尚、p型不純物濃度は1×1017
〔cm-3〕程度である。
続いて活性層であるn型GaAs層36を厚さ
例えば0.2〔μm〕に形成する。尚、n型不純物
濃度は1×1017〔cm-3〕程度である。
続いてキヤリヤ閉じ込め層であるn型
GaAlAs層37を厚さ例えば1〔μm〕程度に
形成する。尚、n型不純物濃度は1×1017〔cm
-3〕程度である。
続いてn側コンタクト層であるn+型GaAs層
38を厚さ例えば1〔μm〕程度に形成する。
尚、n型不純物濃度は1×1018〔cm-3〕程度で
ある。
これ等の成長は連続的に行なわれる。そし
て、二酸化シリコン膜52上に成長された各層
は多結晶になる。図では、これを記号39で指
示してある。
第6図参照 (9) 光半導体素子のn側電極用としてAuGe/Ni
を〜3000〔Å〕程度の厚さに真空蒸着法で形成
する。
(10) 通常のフオト・リソグラフイ技術にて、n+
型GaAs層38上に幅10〔μm〕、長さ300〔μ
m〕のストライプ電極40を形成し、次いで、
温度420〔℃〕、時間1〔分〕の熱処理を窒素雰囲
気中で行なう。
(11) ストライプ電極40を覆うように幅250〔μ
m〕、長さ310〔μm〕のマスクをフオト・レジ
スト膜で形成し(図示せず)、さきに形成した
各半導体層をエツチングし、p+型GaAs層34
が露出するまで行なう。この時、エツチング液
としてはH2SO4/H2O2/H2O(1/8/1)の
混液を使用することができる。尚、二酸化シリ
コン膜52上の多結晶層のエツチング・レート
は単結晶層のそれと比較して2倍も速いので、
前記エツチング工程で完全に除去されてしま
う。また、エツチングをp+型GaAs層34で停
止させる為の制御はエツチング・レート及び時
間に依つて行なうが、p+型GaAs層34を厚く
形成しておけば、多少オーバ・エツチングにな
つても問題は生じない。
第7図参照 (12) 二酸化シリコン膜52を除去してから、真空
蒸着法にてAuZn膜を厚さ例えば〜3000〔Å〕
程度に形成し、これをパターニングして、基板
31の厚い部分に在るp+型配線層32上のも
の以外は除去し、コンタクト層41を形成し、
次いで、温度450〔℃〕、時間5〔分〕の熱処理を
窒素雰囲気中で行なう。
(13) 真空蒸着法にてAuGe/Niを厚さ例えば〜
3000〔Å〕程度に形成し、これをパターニング
してドレイン電極42,ソース電極43を形成
し、次いで、温度420〔℃〕、時間1〔分〕の熱処
理を窒素雰囲気中で行なう。
(14) 真空蒸着法にてAlを厚さ例えば〜2000〔Å〕
程度に形成し、これをパターニングしてゲート
電極44を形成する。
このようにして基板31の厚い部分(メサ状
部分)には電界効果トランジスタ部分QTが形
成され、薄い部分(凹所)には半導体レーザ部
分QLが形成される。
前記実施例では、トランジスタ部分QTとレー
ザ部分QLとはZnを高濃度に拡散して形成したp+
型配線層32に依り電気的に接続されているが、
これに代え、高不純物濃度の単結晶層、例えば
p+(或いはn+)型GaAs層を用いても良い。n+
GaAs層を使用した場合には、半導体レーザ部分
QLに於ける各層の導電型を反転させるとともに
抵抗性コンタクト形成に用いる電極材料を変えれ
ば良い。尚、レーザに於ける共振器端面を形成す
るには前記工程(11)で形成しても良いが、通常の如
く劈開に依ることもできる。
発明の効果 以上の説明で判るように、本発明に依れば、高
比抵抗の半絶縁性単結晶基板を使用しているので
半導体素子と光半導体素子間に流れる電流が側路
する惧れは皆無であり、また、該電流は低抵抗値
の拡散層或いは単結晶層からなる配線層を流れる
ので大出力をとり出すことが容易であり、更にま
た、多層になるので必然的に丈が高くなる光半導
体素子は基板をエツチングして形成した段差の下
方表面に、そして、通常の半導体素子はエツチン
グされていない基板表面即ち段差の上方表面にそ
れぞれ形成されるものであるから両素子の表面が
略一致する高さとなり、リソグラフイを実施する
際の微細パターン形成が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来例の要部断面図、第3
図乃至第7図は本発明一実施例を製造する工程を
説明する為の工程要所に於ける半導体装置の要部
断面図である。 図に於いて、31は段差を有する半絶縁性
GaAs基板、32はp+型配線層、33は能動層で
あるn型GaAs層、34はp側コンタクト層であ
るp+型GaAs層、35はキヤリヤ閉じ込め層であ
るp型GaAlAs層、36は活性層であるn型
GaAs層、37はキヤリヤ閉じ込め層であるn型
GaAlAs層、38はn側コンタクト層であるn+
GaAs層、40はストライプ電極、41はコンタ
クト層、42はドレイン電極、43はソース電
極、44はゲート電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 表面に段差を有する半絶縁性単結晶基板、 該基板に於ける段差の上方表面と下方表面との
    間に形成された高不純物濃度の拡散層或いは単結
    晶層からなる配線層、 前記段差の上方表面に形成された通常の半導体
    素子、 前記段差の下方表面に積層され且つ表面が前記
    通常の半導体素子の表面と略一致する高さに形成
    されると共に前記配線層で該通常の半導体素子と
    電気的に結合された光半導体素子 を備えてなることを特徴とする半導体装置。
JP57037381A 1982-03-10 1982-03-10 半導体装置 Granted JPS58154286A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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