JPS60211972A - 光集積回路 - Google Patents

光集積回路

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Publication number
JPS60211972A
JPS60211972A JP59069302A JP6930284A JPS60211972A JP S60211972 A JPS60211972 A JP S60211972A JP 59069302 A JP59069302 A JP 59069302A JP 6930284 A JP6930284 A JP 6930284A JP S60211972 A JPS60211972 A JP S60211972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
jfet
integrated circuit
region
inp substrate
optical integrated
Prior art date
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Pending
Application number
JP59069302A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuya Hasegawa
克也 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59069302A priority Critical patent/JPS60211972A/ja
Publication of JPS60211972A publication Critical patent/JPS60211972A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

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、半絶縁性インジウム・リン基板上に元素子と
電気素子を集積した光集積回路に関する。
従来例の構成どその問題点 元ファイバ通信技術の発展に伴い、赤外域での受発光素
子をはじめとする元デバイスの開発が活発である。特に
元ファイバの低損失域である1μm帯は高速、大容量の
通信をめざした素子が開発されている。1μm帯に対応
するバンドギャップをもった材料として、InP基板に
格子整合して成長したInGaAsP 、 InGaA
s等の混晶が用いられる。
元デバイスとして高速の動作を目標にしたとき、InP
系化合物半導体の高い電子易動度を利用して、受発光素
子等の元素子と電気素子をモノリシックに一体化するこ
とによって配線容量を低減し、高速高信頼性の光集積回
路を作成する試みがなされている。以下に受光用集積回
路を例にとって従来例とその問題点を述べる。
1μm帯域の受光素子として(は、現在Geのアバラン
シェフォトダイオードが主に用いられているが、暗電流
が太きい、温度特性が悪いなどの材料としての欠点があ
り、また高バイアスを印加するという回路構成上の難点
も存在した。一方、低バイアスで動作が可能なフォトダ
イオードは、受光感度が低いため充電流の増幅器が必要
である。
InP基板上にフォトダイオードとモノリシックに一体
化する増幅素子としては、バイポーラトランジスタ、絶
縁ゲート型FET(MISFET )、ショットキー障
壁)FET (MESFET )、接合形FET(JF
ET)などが考えられる。しかし、InP及びInPに
格子整合する化合物半導体混晶に対しては良好なショッ
トキー障壁となる金属がないため、 GaAs系でのよ
うな特性の良いMESFETが得られない。またドリフ
トのない良好な界面特性を示す絶縁膜が得られていない
ためMISFETも難しい。一方、InP系化合物半導
体に対してはn形拡散が難しいためバイポーラトランジ
スタの作成には接合をエピタキシャル層で作らなければ
ならず、段差の多い複雑な構造とならざるを得ない。そ
こで増幅回路として接合形FET(JFET)を使った
フォトダイオード/FET一体化光集積回路の開発が試
みられている。その−例を第1図に示す。半絶縁性Fe
 ドープInP基板1上に受光部及びJFMTの活性層
となるアンドープI no、s3 Ga D、 I17
 A 6窄2をエピタキシャル層長させ、受光部3、ゲ
ート部3′となるp影領域をZn等の拡散によって形成
する。受光領域8とFET部9を分離するため溝10を
掘り、ソース、ドレイン電m414’、受光部n側電極
5を形成し、ゲート電極6と受光部p側電極7を結ぶと
フォトダイオード、JFET一体化素子を得る。
しかじ液相エピタキシャル成長させたInGa Asは
その膜厚の制御性に乏しく、JFETのチャネル深さの
ばらつきが大きい。一般にJFETのドレイン・ノース
間飽和電流は、チャネル深さの3乗に比例するため、チ
ャネル深きの制御性はそのまま素子特性のばらつきとな
り、量産性、制御性に欠けた素子となる。
また素子間分離のため溝10を作成するが、配線切れを
防ぐためこのようなメサ構造では微細化が困難であり、
多数の能動素子や抵抗素子を集積化する上で障害となる
また、高速高信頼性の光集積回路として例えはv−サー
ダイオードとその駆動回路のモノリシック一体化光集積
回路、さらにはこれらの元素子と電気素子のワンチップ
化を考えた時、上に述べたような受光用光集積回路での
問題はそのままあてはまる。
発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消し、高速高信頼性の光
集積回路を制御性再現性よく製造する方法を提供するも
のである。
発明の構成 本発明は半絶縁性InP基板上に元素子となる部分のみ
にInxGa、、、、2:AsyPl−y (0<x≦
1,0≦y≦1)エピタキシャル層を有し、それ以外の
露出した半絶縁性InP基板内に形成したJFETを用
いて電気素子を構成する光集積回路であり、電気素子部
を半絶縁性基板に形成したJFETで構成することによ
り、集積化を容易にし、制御性良く光集積回路を製造す
ることを可能にするものである。元素子とは、半導体レ
ーザ、発光ダイオードなどの発光素子、フォトダイオー
ドやフォトトランジスタなどの受光素子、および光分岐
器、方向性結合器などの光受動素子を示している。
実施例の説明 第2図を用いて本発明を受光用光集積回路に適用した一
実施例を説明する。半絶縁性FeドープInP基板11
上にPINフォトダイオードとなるエピタキシャル層n
 −工nGaAsP 12、アンドープInP 13、
アンドープInGaAs 14 f、(液相成長させる
。次に受光部分となる領域以外のエピタキシャル層を選
択的に除去する。InGaAs 、 InGaAsP層
をH2SO4:H2O2:H20溶液で、InP層をH
Cl: H3PO4溶液でエツチングすれば選択的に半
絶縁性InP基板を露出させることができる0第2図b
″′cはフォトダイオード部のn側電極の取り出しが可
能なようにInGaAsP層12を部分約12出させて
いる。JFET部のチャネル領域は例えばSiイオ7’
(z加速電圧280key、ドーズ5X1012c11
 、290 keV 、 1 X 10 Cm で二重
注入し、800°C110秒のフラッシュアニールを施
して深さ1μmのn影領域15を形成する(第2図C)
次に例えばZnイオンを用い、加速電圧250kev 
、ドーズ1×10 cm でイオン注入し750’01
0秒のフラッシュアニールによって受光部16′とFE
Tのゲート領域16となる深さ0.5μmのp影領域を
形成する(第2図d)。なおこのp領域の形成はZnの
他CCβ、 Be 、 Mg等のイオン注入、または拡
散速度が遅く浅い接合を制御性良く作れるCd等の熱拡
散であってもよい。n形電極としてAu/Sn 17,
17’、18.p形電極としてAu/ Zn 19 、
19’を蒸着するとPINフォトダイオード、JFET
一体化素子(第2図e)が得られる。実際の素子作成に
際しては、反射防止膜と表面保護膜を兼ねた絶縁膜を堆
積した後、ボンディング用のパッドを形成する。
このようにして作成したPINフォトダイオードJFE
T一体化素子のJFETのチャネル部分は半絶縁性基板
中にイオン注入によって作られるため、エピタキシャル
層を用いた素子に比べてはるかに制御性良くチャネル深
さをコントロールすることができ、ばらつきの少ない素
子特性を実現することができる。また増幅素子としてJ
FKTを用いているため、MESFETやMISFET
で問題となる表面の不安定性や複雑な表面処理等の必要
もない。上記実施例では簡単のため、フォトダイオード
に増幅回路として単一のJFETのみを集積化した例を
示したが、さらに次段の増幅器、抵抗素子、これらの素
子への電流供給素子等の電気素子を集積した光集積回路
においては、素子間分離の工程を必要としない本発明の
構造は集積化の容易さという点で大きな効果がある。
このようにして得られるPINフォトダイオードとJF
ET増幅器からなる受光用光集積回路は従来のPINフ
ォトダイオード、増幅器集積化素子に比べて制御性良い
、高歩留りの素子を提供し、高速高信頼性愛元素子を実
現するものである。なお、上記実施例では、受光部とな
るエピタキシャル層は、基板上全面に成長した後、選択
的に除去する方法をとったが、第3図の如くあらかじめ
受光部21以外の部分を絶縁膜22で被覆しておき所望
の領域に選択的に成長させてもよく、第4図の如く基板
11をあらかじめ受光部21のみエツチングした後、選
択的に成長させてもよい。またエピタキシャル成長の方
法はLPEに限らず、VPE、MOCVD、MBE法等
であッテモヨイコとはもちろんである。
上記実施例では、元素子として、InGaAs 。
InP、 InGaAsPの3層から成るPINフォト
ダイオードを集積したが、本発明の適用は受光素子に 
・限定されるものではなく、例えばInP 、 InG
aAsPダブルヘテロエピタキシャル層を用いたレーザ
ーダイオードを元素子とし、その駆動回路’1JFET
で構成する光集積回路を形成することも可能である。さ
らに、半絶縁性基板上に受光1発光、変調等複数の元素
子を各々別個のエピタキシャル構造で選択的に形成した
後それらの間を露出した半絶縁性InP基板上に形成し
た電気素子で結んだ本格的元年回路をも実現することが
できるものである。
発明の効果 本発明の光集積回路は、半絶縁性InP基板上にIn工
(ra、−アAsy P 、−、、多層エピタキシャル
層から成る元素子を有し、光素子部分以外の露出した半
絶縁性InP基板に、接合形電界効果トランジスタから
成る電気素子を形成することによって、元素子と電気素
子の集積化を実現したもので、このような構成をとるこ
とによって、制御性量産性に富んだ高速高信頼性の光集
積回路を提供するものでありその実用的効果はきわめて
太きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の受光用光集積回路の断面図、第2図(a
)〜(e)は本発明の実施例における光集積回路の製造
工程図、第3図、第4図は本発明の他の実施例の集積回
路の説明図である。 11・・・・・・半絶縁性FeドープInP基板、15
・・・・・Si注注入n領領域16・・・・・・JFE
Tゲート領域、16′・・・・・受光部p″−−領域0
・・・・・・JFIi:T部、21・・・・・・PIN
フォトダイオード部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 n eu

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半絶縁性インジウム・リン基板と、前記基板上の一部に
    元素子となるインジウム・ガリウム・ヒ素・リン(In
    xGa1−、A8y’P、−y 、O<x≦1゜0≦y
    ≦1)エピタキシャル層を一層以上有し、元素子となる
    領域以外の露出した前記基板内に接合形電界効果トラン
    ジスタを含む電気素子を有することを特徴とする光集積
    回路0
JP59069302A 1984-04-06 1984-04-06 光集積回路 Pending JPS60211972A (ja)

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JP59069302A JPS60211972A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 光集積回路

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JPS60211972A true JPS60211972A (ja) 1985-10-24

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JP (1) JPS60211972A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6346782A (ja) * 1986-08-15 1988-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体受光・増幅装置
EP0286348A3 (en) * 1987-04-10 1991-12-11 AT&T Corp. Vertically integrated photodetector-amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6346782A (ja) * 1986-08-15 1988-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体受光・増幅装置
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