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JP4783601B2 - Optoelectronic integrated circuit and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP4783601B2 JP2005242993A JP2005242993A JP4783601B2 JP 4783601 B2 JP4783601 B2 JP 4783601B2 JP 2005242993 A JP2005242993 A JP 2005242993A JP 2005242993 A JP2005242993 A JP 2005242993A JP 4783601 B2 JP4783601 B2 JP 4783601B2
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Description

本発明は、光素子と半導体集積回路とを同一基板上に作製する技術に係り、特にフォトダイオードや光変調器などの光素子と、半導体素子としてのInPヘテロ接合バイポーラトランジスタとを同一基板上に備える光電子集積回路とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for manufacturing an optical element and a semiconductor integrated circuit on the same substrate, and in particular, an optical element such as a photodiode or an optical modulator and an InP heterojunction bipolar transistor as a semiconductor element on the same substrate. The present invention relates to an optoelectronic integrated circuit and a manufacturing method thereof .

半導体装置の応用技術として、半導体素子(電子素子)と光素子とを同一基板上に設ける、いわゆる光電子集積回路(Opto-Electronic Integrated Circuit: OEIC)がある。具体例としては、電子素子の一種であるヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Hetero-junction Bipolar Transistor: HBT)と光素子とを、InPからなる半絶縁性基板に集積化したOEICがある。   As an applied technology of a semiconductor device, there is a so-called opto-electronic integrated circuit (OEIC) in which a semiconductor element (electronic element) and an optical element are provided on the same substrate. As a specific example, there is an OEIC in which a heterojunction bipolar transistor (HBT) which is a kind of electronic element and an optical element are integrated on a semi-insulating substrate made of InP.

一般に、InP系材料は、高い電子輸送移動度や多彩なバンド設計など優れた電子物性を有している。また、HBTは高電流駆動やコンパクトな素子サイズなどのバイポーラ固有の特徴をもつ。したがって、InP基板上に設けられたHBTであるInP系HBTは、前記したInP系材料及びバイポーラトランジスタのそれぞれの特徴を兼ね備えており、高速性と高集積度に優れた電子素子である。   In general, InP-based materials have excellent electronic properties such as high electron transport mobility and various band designs. In addition, the HBT has characteristics unique to bipolar, such as high current drive and a compact element size. Therefore, an InP-based HBT, which is an HBT provided on an InP substrate, combines the characteristics of the InP-based material and the bipolar transistor described above, and is an electronic device that is excellent in high speed and high integration.

さらに、InP系の半絶縁性基板は、長波長用光素子を作製する際に一般的に用いられている。したがって、InP系HBTは、エピタキシャル成長法により作製されたInP系結晶基板上に、長波長用光素子とともに集積可能である利点を有している。   Further, InP-based semi-insulating substrates are generally used when manufacturing long-wavelength optical elements. Accordingly, the InP-based HBT has an advantage that it can be integrated with an optical element for a long wavelength on an InP-based crystal substrate manufactured by an epitaxial growth method.

近年、前記したInP系HBTと光素子とをInP系基板上に集積したOEICの研究が盛んに行われている。例えば、InP系HBTとフォトダイオード(Photodiode: PD)をInP基板上に集積したOEICが報告されている(例えば、特許文献1参照)。この半絶縁性InP基板上にInP系HBT103及びPD102が集積されたOEIC101の断面図を図7に示す。このOEIC101において、図7中の左側が半導体素子形成領域(HBT形成領域)であり、右側が光素子形成領域(PD形成領域)である。OEIC101は、次に述べる構成及び特徴を有している。   In recent years, research on OEIC in which the above-described InP-based HBT and optical elements are integrated on an InP-based substrate has been actively conducted. For example, an OEIC in which an InP-based HBT and a photodiode (Photodiode: PD) are integrated on an InP substrate has been reported (for example, see Patent Document 1). FIG. 7 shows a cross-sectional view of the OEIC 101 in which the InP-based HBT 103 and the PD 102 are integrated on this semi-insulating InP substrate. In the OEIC 101, the left side in FIG. 7 is a semiconductor element formation region (HBT formation region), and the right side is an optical element formation region (PD formation region). The OEIC 101 has the following configuration and characteristics.

図7に示すように、OEIC101では、InP系HBT103とUTC(Uni-Travelling-Carrier)−PD102とが半絶縁性InP基板104を共有している。InP系HBT103は、n型InPからなるコレクタコンタクト層110を介して半絶縁性InP基板104上に設けられている。また、InP系HBT103は、n型InPからなるコレクタ層111、p型InGaAsからなるベース層112、並びにn型InPからなるエミッタ層113を有している。コレクタコンタクト層110にはコレクタ電極114が、ベース層112にはベース電極115が、そしてエミッタ層113にはエミッタ電極116が、それぞれ設けられている。   As shown in FIG. 7, in the OEIC 101, an InP-based HBT 103 and a UTC (Uni-Travelling-Carrier) -PD 102 share a semi-insulating InP substrate 104. The InP-based HBT 103 is provided on the semi-insulating InP substrate 104 via a collector contact layer 110 made of n-type InP. The InP-based HBT 103 has a collector layer 111 made of n-type InP, a base layer 112 made of p-type InGaAs, and an emitter layer 113 made of n-type InP. The collector contact layer 110 is provided with a collector electrode 114, the base layer 112 is provided with a base electrode 115, and the emitter layer 113 is provided with an emitter electrode 116.

また、図7に示すように、PD102はp型InGaAsからなるアノードコンタクト層107、p型InGaAsからなる光吸収層106a、n型InPからなる電子走行層106bを有している。   As shown in FIG. 7, the PD 102 includes an anode contact layer 107 made of p-type InGaAs, a light absorption layer 106a made of p-type InGaAs, and an electron transit layer 106b made of n-type InP.

このOEICの特徴は、InP系HBTの全面再成長技術である。まず、InP基板にPDのエピ構造を成長し、選択的にメサエッチングを行う。カソードコンタクト層を露出させ、全面にInP系HBTのコレクタ層、ベース層、エミッタ層を再成長する。その後、HBT及びUTC−PDを各々形成する。InP系HBTとPDのエピタキシャル層は別々に成長しているため、それぞれのエピタキシャル層構造を独立に最適化することが可能である。さらに、全面再成長を用いていることにより、選択再成長で問題となるエピタキシャル層の組成遷移領域はほとんど存在しない。   This OEIC is characterized by a full regrowth technique for InP-based HBTs. First, an epitaxial structure of PD is grown on an InP substrate, and mesa etching is selectively performed. The cathode contact layer is exposed and an InP-based HBT collector layer, base layer, and emitter layer are regrown on the entire surface. Thereafter, HBT and UTC-PD are formed. Since the epitaxial layers of InP-based HBT and PD are grown separately, it is possible to optimize each epitaxial layer structure independently. Further, since the entire surface regrowth is used, there is almost no composition transition region of the epitaxial layer which becomes a problem in the selective regrowth.

そのため、HBTとPDの物理的最近接距離を5μm程度まで短縮化することが可能である。つまり、OEICは、HBT及びPDがそれぞれの性能を最適化しつつ、集積化できるため、動作速度が速く、受光感度が高い。
特願2005−024116
Therefore, the physical closest distance between the HBT and PD can be shortened to about 5 μm. In other words, the OEIC can be integrated while optimizing the performance of the HBT and PD, so that the operation speed is high and the light receiving sensitivity is high.
Japanese Patent Application No. 2005-024116

しかしながら、前記したOEICにおいて、HBTはPDに対して、[01−1]方向に設けられているため、HBTとPDの間に逆メサ形状の溝が生じる。この溝は、高さ1μm程度、幅が数10μm単位の大きさである。   However, in the above-described OEIC, since the HBT is provided in the [01-1] direction with respect to the PD, a reverse mesa-shaped groove is formed between the HBT and the PD. The groove has a height of about 1 μm and a width of several tens of μm.

層間絶縁膜118(BCB:Benzocyclobutene)を1μm程度塗布するものの、溝の段差と幅がμm単位であることから充分な平坦化は難しい。そのため、BCB上に形成した配線117の断線や段差による電気信号の反射が問題となる。さらに、HBTをPDから溝の幅以上の距離を離す必要があり、配線遅延の問題も生じてしまう。   Although an interlayer insulating film 118 (BCB: Benzocyclobutene) is applied by about 1 μm, it is difficult to achieve sufficient planarization because the step and width of the groove are in units of μm. Therefore, there is a problem of reflection of an electric signal due to disconnection or a step of the wiring 117 formed on the BCB. Furthermore, the HBT needs to be separated from the PD by a distance equal to or larger than the width of the groove, which causes a problem of wiring delay.

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、HBT及びPDが電気信号の劣化を伴うことなく接続され、全面再成長の特徴である高集積度を損ねることなく、動作速度及び受光感度に優れたOEICを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to achieve a high degree of integration, which is a feature of full-surface regrowth in which HBT and PD are connected without deterioration of electrical signals. An object of the present invention is to provide an OEIC excellent in operating speed and light receiving sensitivity without impairing the above.

本発明の光電子集積回路の態様は、面方位が(100)の半絶縁性InP基板上に、エピタキシャル成長させた複数の半導体層を前記半絶縁性InP基板が露出する深さまで選択的にエッチングして形成された光素子と、前記光素子に対して前記半絶縁性InP基板の[011]方向に形成された電子素子と、前記光素子と前記電子素子とを埋め込んで平坦化する層間絶縁膜と、当該層間絶縁膜上に形成され前記光素子の最上層の半導体層に設けられたアノード電極又はカソード電極から前記電子素子に接続される配線とを備え、前記光素子と前記電子素子との間の領域の前記半絶縁性InP基板の表面に、(111)面が露出した断面がV字状の溝が形成され、前記配線が前記光素子に対して[011]方向に形成されて前記電子素子に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の光電子集積回路の製造方法の態様は、面方位が(100)の半絶縁性InP基板の表面に、光素子と電子素子とに共通の半導体層と光素子形成用の半導体層とを順次エピタキシャル成長させ、次いで所定の領域以外は前記共通の半導体層が露出するように前記光素子形成用の半導体層を選択的にエッチング除去して光素子形成領域を形成する第1の工程と、露出した前記共通層の半導体層上に電子素子形成用の半導体層をエピタキシャル成長させ、次いで前記電子素子形成用の半導体層をエッチング加工し、電極を形成して、前記光素子形成領域に対し前記半絶縁性InP基板の[011]方向に電子素子を形成する第2の工程と、前記光素子形成領域の半導体層をエッチング加工し、電極を形成して、光素子を形成する第3の工程と、前記光素子と前記電気素子とを電気的に分離するために、前記共通の半導体層を選択的にエッチング除去して前記半絶縁性InP基板を露出させる第4の工程と、前記光素子と前記電子素子とを埋め込んで表面を平坦化する層間絶縁膜を形成し、次いで前記層間絶縁膜の表面に前記光素子の最上層の半導体層に設けられた電極と前記電子素子とを接続する配線を[011]方向に形成する第5の工程とを備えたことを特徴とする。
According to the optoelectronic integrated circuit of the present invention, a plurality of semiconductor layers epitaxially grown on a semi-insulating InP substrate having a plane orientation of (100) are selectively etched to a depth at which the semi-insulating InP substrate is exposed. An optical element formed; an electronic element formed in the [011] direction of the semi-insulating InP substrate with respect to the optical element; and an interlayer insulating film that fills and planarizes the optical element and the electronic element. A wiring connected to the electronic element from an anode electrode or a cathode electrode provided on the uppermost semiconductor layer of the optical element and formed on the interlayer insulating film, and between the optical element and the electronic element wherein the semi-insulating InP substrate surface area of the (111) plane is exposed cross section is formed V-shaped groove, the electron said wiring is formed in [011] direction with respect to the optical element Contact the element It is characterized by Tei Rukoto.
Further, according to an aspect of the method for manufacturing an optoelectronic integrated circuit of the present invention, a semiconductor layer common to an optical element and an electronic element and a semiconductor layer for forming an optical element are formed on the surface of a semi-insulating InP substrate having a plane orientation of (100). A first step of forming an optical element forming region by selectively removing the semiconductor layer for forming the optical element by etching so that the common semiconductor layer is exposed except in a predetermined region, A semiconductor layer for forming an electronic device is epitaxially grown on the exposed semiconductor layer of the common layer, and then the semiconductor layer for forming an electronic device is etched to form an electrode, and the optical device forming region is A second step of forming an electronic element in the [011] direction of the semi-insulating InP substrate; and a third step of etching the semiconductor layer in the optical element formation region to form an electrode to form an optical element. A step of selectively removing the common semiconductor layer by etching to expose the semi-insulating InP substrate in order to electrically isolate the optical element and the electric element; and Forming an interlayer insulating film for embedding the element and the electronic element to planarize the surface, and then connecting the electrode provided on the uppermost semiconductor layer of the optical element and the electronic element on the surface of the interlayer insulating film And a fifth step of forming a wiring to be formed in the [011] direction.

OEICにおいては、HBTとPDを接続する配線が断線することなく、電気信号反射による信号劣化を伴うことなく形成され、それと共に、PDに対して[011]方向にHBTを設けることでHBTとPDの物理的最近接距離を5μm程度にすることが可能となり、配線遅延が生じる恐れはほとんどない。   In the OEIC, the wiring connecting the HBT and the PD is formed without disconnection and without signal deterioration due to electric signal reflection, and at the same time, by providing the HBT in the [011] direction with respect to the PD, the HBT and the PD are formed. It is possible to make the physical closest distance of 5 μm to about 5 μm, and there is almost no possibility of causing a wiring delay.

図1乃至図6を参照して、本発明による光電子集積回路(OEIC)を説明する。図1は、本発明の実施形態によるOEIC1の断面図を示し、図2−図6はOEIC1の製造工程を示す断面図である。   An optoelectronic integrated circuit (OEIC) according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of an OEIC 1 according to an embodiment of the present invention, and FIGS.

本実施形態においては、HBTをPDに対して[011]方向に設けることで、配線の信頼性及び短縮を実現する技術である。この技術により、光集積回路の高信頼化及び高速化を図る。   In the present embodiment, the HBT is provided in the [011] direction with respect to the PD, thereby realizing a technique for realizing wiring reliability and shortening. With this technology, high reliability and high speed of the optical integrated circuit are achieved.

即ち、図1に示すように、OEIC1において、図1の右側が光素子形成領域Aであり、左側が半導体素子形成領域Bである。光素子としてフォトダイオード(PD)2が設けられ、半導体素子としてHBT3が設けられている。   That is, as shown in FIG. 1, in the OEIC 1, the right side of FIG. A photodiode (PD) 2 is provided as an optical element, and an HBT 3 is provided as a semiconductor element.

PD2及びHBT3は、InPにより形成された同一の半絶縁性基板4上に集積されている。PD2は、n型InPからなるカソードコンタクト層5、活性層6、及びp型InGaAsからなるアノードコンタクト層7とから構成されている。   PD2 and HBT3 are integrated on the same semi-insulating substrate 4 made of InP. The PD 2 includes a cathode contact layer 5 made of n-type InP, an active layer 6, and an anode contact layer 7 made of p-type InGaAs.

活性層6は、その下側が傾斜組成InGaAsP及びn型InPからなる走行層6a、その上側がp型InGaAsからなる光吸収層6bにより構成されている。カソードコンタクト層5にはカソード電極8が、また、アノードコンタクト層7にはアノード電極9がそれぞれ設けられている。   The active layer 6 is composed of a traveling layer 6a made of gradient composition InGaAsP and n-type InP on the lower side and a light absorption layer 6b made of p-type InGaAs on the upper side. The cathode contact layer 5 is provided with a cathode electrode 8, and the anode contact layer 7 is provided with an anode electrode 9.

一方、HBT3は、カソードコンタクト層5と同じ材料を用いてカソードコンタクト層5とは独立に設けられた導電層10を介して半絶縁性InP基板4上に集積化されている。導電層10はコレクタコンタクト層となる。   On the other hand, the HBT 3 is integrated on the semi-insulating InP substrate 4 through the conductive layer 10 provided independently of the cathode contact layer 5 using the same material as the cathode contact layer 5. The conductive layer 10 becomes a collector contact layer.

HBT3は、傾斜InGaAsP及びn型InPからなるコレクタ層11、p型InGaAsからなるベース層12、及びn型InPからなるエミッタ層13とから構成されている。コレクタコンタクト層10にはコレクタ電極14が、ベース層12にはベース電極15が、そしてエミッタ層13にはエミッタ電極16がそれぞれ設けられている。   The HBT 3 includes a collector layer 11 made of inclined InGaAsP and n-type InP, a base layer 12 made of p-type InGaAs, and an emitter layer 13 made of n-type InP. The collector contact layer 10 is provided with a collector electrode 14, the base layer 12 is provided with a base electrode 15, and the emitter layer 13 is provided with an emitter electrode 16.

HBT3は、基板の方位を(100)とすると、PD2に対して[011]方向、即ち、オリエンテーション・フラット(オリフラ)に対して直角な方向、に設けられている。[011]方向のエッチングでは、エッチングされにくい(111)面が露出するため、基板が横方向に殆ど削られず、BCBによる平坦化が容易である。それ故、BCB上の配線は平坦化され、配線断線などの心配はない。   The HBT 3 is provided in the [011] direction with respect to the PD 2, that is, in a direction perpendicular to the orientation flat (orientation flat) when the substrate orientation is (100). In the etching in the [011] direction, since the (111) plane that is difficult to etch is exposed, the substrate is hardly shaved in the lateral direction, and flattening by BCB is easy. Therefore, the wiring on the BCB is flattened and there is no concern about wiring disconnection.

次に、図2−図6を参照して、OEICの製造工程について説明する。図2に示すように、半絶縁性InP基板4上に、PD2を形成するためのカソードコンタクト層5、走行層6a及び光吸収層6bからなる活性層6及びアノードコンタクト層7を順次成長させる。これら各層は、有機金属気相成長法及び分子線エピタキシャル成長法の少なくとも一方の方法により成長される。次いで、アノードコンタクト層7にフォトレジストパターン(図示しない)を形成し、ドライエッチング及びウエットエッチングを行い、カソードコンタクト層5の表面の一部を露出させる。これにより、アノードコンタクト層7、光吸収層6b及び走行層6aを順次選択的に除去されて光素子形成領域(フォトダイオード形成領域)A、即ち、PD2を規定する領域が形成される。   Next, the manufacturing process of the OEIC will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, on the semi-insulating InP substrate 4, a cathode contact layer 5 for forming PD2, an active layer 6 composed of a traveling layer 6a and a light absorption layer 6b, and an anode contact layer 7 are sequentially grown. Each of these layers is grown by at least one of a metal organic chemical vapor deposition method and a molecular beam epitaxial growth method. Next, a photoresist pattern (not shown) is formed on the anode contact layer 7 and dry etching and wet etching are performed to expose a part of the surface of the cathode contact layer 5. As a result, the anode contact layer 7, the light absorption layer 6b, and the traveling layer 6a are selectively removed sequentially to form an optical element formation region (photodiode formation region) A, that is, a region that defines PD2.

しかる後、露出したカソードコンタクト層5上にHBT3を形成するためのコレクタ層11、ベース層12及びエミッタ層13を順次成長させる。これらの層は全面再成長により形成される。成長方法は、MOCVD法又はMBE法を用いる。   Thereafter, the collector layer 11, the base layer 12, and the emitter layer 13 for forming the HBT 3 are sequentially grown on the exposed cathode contact layer 5. These layers are formed by overall regrowth. As a growth method, an MOCVD method or an MBE method is used.

図3に示すように、半導体素子形成領域(HBT形成領域)B、即ち、HBT3を規定する領域において、エミッタ・ベース・コレクタメサを形成した後、エミッタ電極16、ベース電極15、及びコレクタ電極14を形成する。   As shown in FIG. 3, after the emitter / base / collector mesa is formed in the semiconductor element formation region (HBT formation region) B, that is, the region defining the HBT 3, the emitter electrode 16, the base electrode 15, and the collector electrode 14 are formed. Form.

図4及び図5に示すように、PD2を規定する領域Aにおいて、フォトレジストパターン17を形成し、ウエットエッチングによりアノード・カソードメサ形成を行い、アノード電極9及びカソード電極8を形成する。   As shown in FIGS. 4 and 5, a photoresist pattern 17 is formed in a region A that defines PD2, and anode / cathode mesa formation is performed by wet etching, so that an anode electrode 9 and a cathode electrode 8 are formed.

このとき、HBT3とPD2間のフォトレジストパターンのない一部の基板がエッチング液に暴露されるが、エッチングされにくい(111)面が露出するため、殆どエッチングされない。   At this time, a part of the substrate without the photoresist pattern between the HBT 3 and the PD 2 is exposed to the etching solution, but is hardly etched because the (111) surface that is difficult to be etched is exposed.

次に、図5に示すように、HBT3とPD2とを電気的に分離するため、フォトレジストパターン17−2を形成し、塩酸系エッチング液によりカソードコンタクト層5を選択的に除去する。これにより、カソードコンタクト層5はV字状にエッチングされていく。   Next, as shown in FIG. 5, in order to electrically separate HBT3 and PD2, a photoresist pattern 17-2 is formed, and the cathode contact layer 5 is selectively removed with a hydrochloric acid-based etchant. Thereby, the cathode contact layer 5 is etched in a V shape.

さらに、エッチングが進むと、図6に示すように、基板4もV字状にエッチングされてV字状の溝21が形成さる。これは、一般的にInP系材料は[01−1]方向、即ち、オリエンテーション・フラット(オリフラ)に対して平行な方向、に対して逆メサ形状に、[011]方向には順メサ形状にエッチングされ、そのため、[011]方向はV字状にエッチングされるからである。   Further, as the etching proceeds, the substrate 4 is also etched in a V shape as shown in FIG. 6, and a V-shaped groove 21 is formed. In general, InP-based materials have a reverse mesa shape in the [01-1] direction, that is, a direction parallel to the orientation flat (orientation flat), and a forward mesa shape in the [011] direction. This is because the [011] direction is etched in a V shape.

HBT3及びPD2間の一部の基板4においてエッチング液に暴露される領域があるものの、(111)面が露出しているため、多くとも0.2μm程度しか縦方向にエッチングされない。しかも、横方向のエッチングは殆ど進まない。   Although a portion of the substrate 4 between the HBT 3 and the PD 2 has a region exposed to the etching solution, the (111) plane is exposed, so that the etching is performed only in the vertical direction of about 0.2 μm at most. Moreover, the lateral etching hardly progresses.

最後に、図1に示されるように、層間絶縁膜18として1μm程度の厚さにBCBを塗布し、キュアする。電極スルーホールを形成し、Auメッキにより配線19を形成する。 PD2に対して[011]方向にHBT3を設けた場合、その間の基板4は殆どエッチングされず(エッチングされても縦方向に0.2μm程度、横方向は殆どエッチングされない)、BCBによる平坦化で充分であり、配線19の高信頼化が期待できる。さらに、[01−1]方向に比べて、エッチングによる溝の幅が飛躍的に小さく、HBT3とPD2の物理的最近接距離を5μmに短縮することが可能であり、光電子集積回路の高速化を実現できる。   Finally, as shown in FIG. 1, BCB is applied to the thickness of about 1 μm as the interlayer insulating film 18 and cured. Electrode through holes are formed, and wirings 19 are formed by Au plating. When the HBT 3 is provided in the [011] direction with respect to the PD 2, the substrate 4 therebetween is hardly etched (even if etched, about 0.2 μm in the vertical direction and hardly etched in the horizontal direction). It is sufficient, and high reliability of the wiring 19 can be expected. Furthermore, compared to the [01-1] direction, the width of the groove by etching is remarkably small, and the physical closest distance between the HBT 3 and the PD 2 can be shortened to 5 μm, which speeds up the optoelectronic integrated circuit. realizable.

前記した実施形態から明らかなように、本発明によるOEICは、HBTとPDを接続する配線の高信頼化及びHBTとPDの高集積化に優れている。   As is clear from the above-described embodiments, the OEIC according to the present invention is excellent in the high reliability of the wiring connecting the HBT and the PD and the high integration of the HBT and the PD.

なお、本発明に係る光電子集積回路は、前記した実施形態には制約されない。本発明を逸脱しない範囲で、それらの構成などの一部を種々様々な設定に変更したり、或いは各種設定を適宜、適当に組み合わせて用いて実施することができる。   The optoelectronic integrated circuit according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. Within a range that does not depart from the present invention, a part of the configuration and the like can be changed to various settings, or various settings can be appropriately combined and used.

前記した実施形態では、PDとHBTの配線について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、PDと抵抗体、PDとMIM(Metal-Insulator-Metal)キャパシターを接続する配線においても本発明を実施しも構わない。   In the above-described embodiment, the wiring of the PD and the HBT has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to wiring connecting a PD and a resistor, and a PD and a MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor.

本発明の実施形態による光電子集積回路を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an optoelectronic integrated circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による光電子集積回路の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the optoelectronic integrated circuit by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による光電子集積回路の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the optoelectronic integrated circuit by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による光電子集積回路の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the optoelectronic integrated circuit by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による光電子集積回路の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the optoelectronic integrated circuit by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による光電子集積回路の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the optoelectronic integrated circuit by embodiment of this invention. 従来技術による光電子集積回路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optoelectronic integrated circuit by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1…光電子集積回路(OEIC)、2…フォトダイオード(PD)、3…ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)、4…半絶縁性基板、5…カソードコンタクト層、6…活性層、7…アノードコンタクト層、8…カソード電極、9…アノード電極、10…コレクタコンタクト層、11…コレクタ層、12…ベース層、13…エミッタ層、14…コレクタ電極、15…ベース電極、16…エミッタ電極、17…フォトレジストパターン、18…層間絶縁膜、19…配線、21…溝   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optoelectronic integrated circuit (OEIC), 2 ... Photodiode (PD), 3 ... Heterojunction bipolar transistor (HBT), 4 ... Semi-insulating substrate, 5 ... Cathode contact layer, 6 ... Active layer, 7 ... Anode contact layer 8 ... Cathode electrode, 9 ... Anode electrode, 10 ... Collector contact layer, 11 ... Collector layer, 12 ... Base layer, 13 ... Emitter layer, 14 ... Collector electrode, 15 ... Base electrode, 16 ... Emitter electrode, 17 ... Photo Resist pattern, 18 ... interlayer insulating film, 19 ... wiring, 21 ... groove

Claims (6)

面方位が(100)の半絶縁性InP基板上に、エピタキシャル成長させた複数の半導体層を前記半絶縁性InP基板が露出する深さまで選択的にエッチングして形成された光素子と、前記光素子に対して前記半絶縁性InP基板の[011]方向に形成された電子素子と、前記光素子と前記電子素子とを埋め込んで平坦化する層間絶縁膜と、当該層間絶縁膜上に形成され前記光素子の最上層の半導体層に設けられたアノード電極又はカソード電極から前記電子素子に接続される配線とを備え、
前記光素子と前記電子素子との間の領域の前記半絶縁性InP基板の表面に、(111)面が露出した断面がV字状の溝が形成され、
前記配線が前記光素子に対して[011]方向に形成されて前記電子素子に接続されていることを特徴とする光電子集積回路。
An optical element formed by selectively etching a plurality of semiconductor layers epitaxially grown on a semi-insulating InP substrate having a plane orientation of (100) to a depth at which the semi-insulating InP substrate is exposed, and the optical element In contrast, an electronic element formed in the [011] direction of the semi-insulating InP substrate, an interlayer insulating film that fills and planarizes the optical element and the electronic element, and is formed on the interlayer insulating film. A wiring connected to the electronic element from an anode electrode or a cathode electrode provided in the uppermost semiconductor layer of the optical element ,
On the surface of the semi-insulating InP substrate in the region between the optical element and the electronic element, a groove having a V-shaped cross section with the (111) plane exposed is formed,
Optoelectronic integrated circuit in which the wiring is characterized in [011] Tei Rukoto connected are formed in a direction to the electronic device relative to the optical element.
前記電子素子は、InPヘテロ接合バイポーラトランジスタ、InPヘテロ接合電界効果トランジスタ、抵抗体及びキャパシターから選択される1つであることを特徴とする請求項1記載の光電子集積回路。 2. The optoelectronic integrated circuit according to claim 1, wherein the electronic element is one selected from an InP heterojunction bipolar transistor, an InP heterojunction field effect transistor, a resistor, and a capacitor. 前記光素子は、フォトダイオード又は光変調器であることを特徴とする請求項1記載の光電子集積回路。   2. The optoelectronic integrated circuit according to claim 1, wherein the optical element is a photodiode or an optical modulator. 面方位が(100)の半絶縁性InP基板の表面に、光素子と電子素子とに共通の半導体層と光素子形成用の半導体層とを順次エピタキシャル成長させ、次いで所定の領域以外は前記共通の半導体層が露出するように前記光素子形成用の半導体層を選択的にエッチング除去して光素子形成領域を形成する第1の工程と、A semiconductor layer common to the optical element and the electronic element and a semiconductor layer for forming the optical element are sequentially epitaxially grown on the surface of the semi-insulating InP substrate having a plane orientation of (100), and then the common layer except for a predetermined region is A first step of selectively etching away the semiconductor layer for forming an optical element so as to expose the semiconductor layer to form an optical element forming region;
露出した前記共通層の半導体層上に電子素子形成用の半導体層をエピタキシャル成長させ、次いで前記電子素子形成用の半導体層をエッチング加工し、電極を形成して、前記光素子形成領域に対し前記半絶縁性InP基板の[011]方向に電子素子を形成する第2の工程と、A semiconductor layer for forming an electronic element is epitaxially grown on the exposed semiconductor layer of the common layer, then the semiconductor layer for forming an electronic element is etched to form an electrode, and the half of the semiconductor layer for forming the electronic element is formed with respect to the optical element forming region. A second step of forming an electronic element in the [011] direction of the insulating InP substrate;
前記光素子形成領域の半導体層をエッチング加工し、電極を形成して、光素子を形成する第3の工程と、Etching the semiconductor layer in the optical element formation region to form an electrode to form an optical element;
前記光素子と前記電気素子とを電気的に分離するために、前記共通の半導体層を選択的にエッチング除去して前記半絶縁性InP基板を露出させる第4の工程と、A fourth step of selectively removing the common semiconductor layer by etching to expose the semi-insulating InP substrate in order to electrically separate the optical element and the electric element;
前記光素子と前記電子素子とを埋め込んで表面を平坦化する層間絶縁膜を形成し、次いで前記層間絶縁膜の表面に前記光素子の最上層の半導体層に設けられた電極と前記電子素子とを接続する配線を[011]方向に形成する第5の工程とForming an interlayer insulating film for embedding the optical element and the electronic element to planarize the surface, and then forming an electrode provided on the uppermost semiconductor layer of the optical element on the surface of the interlayer insulating film; and the electronic element; A fifth step of forming a wiring for connecting in the [011] direction;
を備えたことを特徴とする光電子集積回路の製造方法。A method for manufacturing an optoelectronic integrated circuit, comprising:
前記電子素子は、InPヘテロ接合バイポーラトランジスタまたはInPヘテロ接合電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項4記載の光電子集積回路の製造方法。5. The method of manufacturing an optoelectronic integrated circuit according to claim 4, wherein the electronic element is an InP heterojunction bipolar transistor or an InP heterojunction field effect transistor. 前記光素子は、フォトダイオード又は光変調器であることを特徴とする請求項4記載の光電子集積回路の製造方法 5. The method of manufacturing an optoelectronic integrated circuit according to claim 4, wherein the optical element is a photodiode or an optical modulator .
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