(57)【要約】【課題】半導体集積回路内の各ＨＢＴ（メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタ）にそれぞれ最適な動作点を設定できるようにする。【解決手段】ショットキー構造で第２半導体層６２がイオン注入によって不活性化されたダイオード６０、ｐｎ接合型のダイオード７０、９０、ショットキー構造で第２の半導体層８２が不活性化されていないダイオード８０のうちの２種類以上のダイオードと、ＨＢＴ５０とを同一基板４１上にエピタキシャル形成し、それら順方向電圧降下が異なる複数種類のダイオードをレベルシフトダイオードとして用いて、基板４１上の各ＨＢＴ５０の動作点をそれぞれ最適な値に設定する。【選択図】　　　　図１
2004055820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタと、該メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタの動作点設定のためのレベルシフト用のダイオードとが同一基板上にエピタキシャル形成された半導体集積回路において、
前記レベルシフト用のダイオードとして、順方向電圧降下が異なる複数種類のダイオードが用いられていることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
前記メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタは、基板上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたコレクタコンタクト層（５１）、該コレクタコンタクト層上に形成され第１の導電型または第２の導電型の不純物が低濃度にドープされているかあるいは不純物がドープされていないコレクタ層（５２）、該コレクタ層上に形成され第２の導電型の不純物が高濃度にドープされたベース層（５３）、該ベース層上に形成され該ベース層よりバンドギャップエネルギーが大きい材料からなり第１の導電型の不純物がドープされたエミッタ層（５４）および該エミッタ層上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたエミッタコンタクト層（５５）を有しており、
前記レベルシフト用のダイオードの少なくとも一つが、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（６１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の半導体層にイオン注入して不活性化した第２半導体層（６２）と、前記第１半導体層上にオーミック接続された第１電極（６６）と、前記第２半導体層上に形成されたショットキー構造の第２電極（６７）とを有していることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタは、基板上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたコレクタコンタクト層（５１）、該コレクタコンタクト層上に形成され第１の導電型または第２の導電型の不純物が低濃度にドープされているかあるいは不純物がドープされていないコレクタ層（５２）、該コレクタ層上に形成され第２の導電型の不純物が高濃度にドープされたベース層（５３）、該ベース層上に形成され該ベース層よりバンドギャップエネルギーが大きい材料からなり第１の導電型の不純物がドープされたエミッタ層（５４）および該エミッタ層上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたエミッタコンタクト層（５５）を有しており、
前記レベルシフト用のダイオードは、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（６１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の半導体層にイオン注入して不活性化した第２半導体層（６２）と、前記第１半導体層上にオーミック接続された第１電極（６６）と、前記第２半導体層上に形成されたショットキー構造の第２電極（６７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に第１の順方向電圧降下を生じさせる第１のダイオード（６０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（７１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（７２）と、該第２半導体層上に形成され前記ベース層と同等の第３半導体層（７３）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（７６）と、前記第３半導体層にオーミック接続された第２電極（７７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に前記第１の順方向電圧降下と異なる第２の順方向電圧降下を生じさせる第２のダイオード（７０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（８１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（８２）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（８６）と、前記第２層上に形成されたショットキー構造の第２電極（８７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に前記第１、第２の順方向電圧降下と異なる第３の順方向電圧降下を生じさせる第３のダイオード（８０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（９１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（９２）と、該第２半導体層上に形成され前記ベース層と同等の第３半導体層（９３）と、該第３半導体層上に形成され前記エミッタ層と同等の第４半導体層（９４）と、該第４半導体層上に形成され前記エミッタコンタクト層と同等の第５半導体層（９５）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（９６）と、前記第３半導体層にオーミック接続された第２電極（９７）と、前記第５半導体層にオーミック接続された第３電極（９８）と、前記第１電極と第２電極間を短絡する導体（９９）とを有し、前記第２電極と第３電極との間に前記第１、第２、第３の順方向電圧降下と異なる第４の順方向電圧降下を生じさせる第４のダイオード（９０）のうちの２種類以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタとその動作点を設定するためのレベルシフト用のダイオードとが同一基板上に形成された半導体集積回路において、その特性を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波の信号を扱う半導体集積回路として、メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと記す）を含む半導体素子が同一基板上に形成された半導体集積回路が用いられている。
【０００３】
この種の半導体集積回路には、多数のＨＢＴの動作点をそれぞれ設定するための多くのレベルシフト回路が含まれている。
【０００４】
レベルシフト回路は、１個あるいは複数個直列のダイオードの順方向電圧降下を用いて電圧をシフトする回路であり、例えば、電源ラインやアースラインとＨＢＴのベースの間、アースラインとＨＢＴとのエミッタとの間、電源ラインとＨＢＴのコレクタの間に挿入されて、ＨＢＴの動作点を決定する。
【０００５】
このようにＨＢＴやダイオードを含む従来の半導体集積回路では、図１１に示すように、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半絶縁性基板１の上に、ｎ型（第１の導電型）の不純物が高濃度に注入されたコレクタコンタクト層１１、ｎ型の不純物が低濃度に注入されているかあるいは不純物が注入されていないコレクタ層１２、ｐ型（第２の導電型）の不純物が高濃度に注入されたベース層１３、ベース層１３よりバンドギャップエネルギーが大きいｎ型のエミッタ層１４、ｎ型の不純物が高濃度に注入されたエミッタコンタクト層１５を積み重ねて形成し、コレクタコンタクト層１１、ベース層１３およびエミッタコンタクト層１５に対してそれぞれオーミック接触するコレクタ電極１６、ベース電極１７、エミッタ電極１８を設けて、ＨＢＴ１０を形成している。
【０００６】
また、図１１に示しているように、レベルシフト用のダイオード２０は、ＨＢＴ１０と同一構成でそのベース・エミッタ間のｐｎ接合を利用している。
【０００７】
即ち、ダイオード２０は、基板１上に形成されＨＢＴ１０のコレクタコンタクト層１１と同等（材料およびドープされている不純物の濃度が等しい）の第１半導体層２１、第１半導体層２１上に形成されＨＢＴ１０のコレクタ層１２と同等の第２半導体層２２、第２半導体層２２上に形成されＨＢＴ１０のベース層１３と同等の第３半導体層２３、第３半導体層２３上に形成されＨＢＴ１０のエミッタ層１４と同等の第４半導体層２４、第４半導体層２４上に形成されＨＢＴ１０のエミッタコンタクト層１５と同等の第５半導体層２５、第１半導体層２１にオーミック接続された第１電極２６、第３半導体層２３にオーミック接続された第２電極２７および第５半導体層２５にオーミック接続された第３電極２８を有しており、第１電極２６と第２電極２７の間を導体２９で短絡して、第２電極２７をアノード、第３電極２８をカソードとして用いていた。
【０００８】
なお、ＨＢＴ１０のコレクタコンタクト層１１やダイオード２０の第１半導体層２１の周囲には、イオン注入によって高抵抗化された素子分離領域２が設けられ、この素子分離領域２によってＨＢＴ１０とダイオード２０が電気的に分離されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにＧａＡｓ系のＨＢＴ１０と同一構成でそのベース・エミッタ間のｐｎ接合を用いたダイオード２０の順方向電圧降下の値は、図２のＡに示すように約１．３Ｖと比較的大きく、この電圧を用いてレベルシフトを行なっても、その整数倍の１．３Ｖ、２．６Ｖ、３．９Ｖ、…というように広い電圧間隔でしかレベルシフトを行なうことができないという不便さがあった。
【００１０】
特に、上記したＧａＡｓ系のＨＢＴ１０では、高速なΓ帯と低速なＬ帯のエネルギー差が小さいため、図１２に示すように、電流遮断周波数ｆＴや最大発振周波数ｆｍａｘ等の高周波特性のコレクタ電圧依存性が大きい。
【００１１】
したがって、このようなＨＢＴ１０によって信号処理を行なう半導体集積回路全体の動作を高速化するためには、集積回路内のＨＢＴ１０のコレクタ・エミッタ間電圧をレベルシフト回路によって最良の値に設定することが望ましいが、従来のダイオード２０では前記したように広い電圧間隔でしかレベルシフトできないため、各ＨＢＴに最適なバイアスを与えることが困難となり、ＨＢＴ１０本来の高速性を十分に生かすことができない。
【００１２】
また、たとえ、半導体集積回路内の一つのＨＢＴ１０に対して最適な動作点を与えることができたとしても、他のＨＢＴ１０に最適な動作点を与えられるとは限らない。
【００１３】
本発明は、この問題を解決し、半導体集積回路内の各ＨＢＴにそれぞれ最適な動作点を設定することができる半導体集積回路を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の半導体集積回路は、
メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタと、該メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタの動作点設定のためのレベルシフト用のダイオードとが同一基板上にエピタキシャル形成された半導体集積回路において、
前記レベルシフト用のダイオードとして、順方向電圧降下が異なる複数種類のダイオードが用いられていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項２の半導体集積回路は、請求項１記載の半導体集積回路において、
前記メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタは、基板上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたコレクタコンタクト層（５１）、該コレクタコンタクト層上に形成され第１の導電型または第２の導電型の不純物が低濃度にドープされているかあるいは不純物がドープされていないコレクタ層（５２）、該コレクタ層上に形成され第２の導電型の不純物が高濃度にドープされたベース層（５３）、該ベース層上に形成され該ベース層よりバンドギャップエネルギーが大きい材料からなり第１の導電型の不純物がドープされたエミッタ層（５４）および該エミッタ層上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたエミッタコンタクト層（５５）を有しており、
前記レベルシフト用のダイオードの少なくとも一つが、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（６１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の半導体層にイオン注入して不活性化した第２半導体層（６２）と、前記第１半導体層上にオーミック接続された第１電極（６６）と、前記第２半導体層上に形成されたショットキー構造の第２電極（６７）とを有していることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項３の半導体集積回路は、請求項１記載の半導体集積回路において、
前記メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタは、基板上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたコレクタコンタクト層（５１）、該コレクタコンタクト層上に形成され第１の導電型または第２の導電型の不純物が低濃度にドープされているかあるいは不純物がドープされていないコレクタ層（５２）、該コレクタ層上に形成され第２の導電型の不純物が高濃度にドープされたベース層（５３）、該ベース層上に形成され該ベース層よりバンドギャップエネルギーが大きい材料からなり第１の導電型の不純物がドープされたエミッタ層（５４）および該エミッタ層上に形成され第１の導電型の不純物が高濃度にドープされたエミッタコンタクト層（５５）を有しており、
前記レベルシフト用のダイオードは、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（６１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の半導体層にイオン注入して不活性化した第２半導体層（６２）と、前記第１半導体層上にオーミック接続された第１電極（６６）と、前記第２半導体層上に形成されたショットキー構造の第２電極（６７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に第１の順方向電圧降下を生じさせる第１のダイオード（６０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（７１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（７２）と、該第２半導体層上に形成され前記ベース層と同等の第３半導体層（７３）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（７６）と、前記第３半導体層にオーミック接続された第２電極（７７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に前記第１の順方向電圧降下と異なる第２の順方向電圧降下を生じさせる第２のダイオード（７０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（８１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（８２）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（８６）と、前記第２層上に形成されたショットキー構造の第２電極（８７）とを有し、前記第１電極と第２電極との間に前記第１、第２の順方向電圧降下と異なる第３の順方向電圧降下を生じさせる第３のダイオード（８０）、
前記基板上に形成され前記コレクタコンタクト層と同等の第１半導体層（９１）と、該第１半導体層上に形成され前記コレクタ層と同等の第２半導体層（９２）と、該第２半導体層上に形成され前記ベース層と同等の第３半導体層（９３）と、該第３半導体層上に形成され前記エミッタ層と同等の第４半導体層（９４）と、該第４半導体層上に形成され前記エミッタコンタクト層と同等の第５半導体層（９５）と、前記第１半導体層にオーミック接続された第１電極（９６）と、前記第３半導体層にオーミック接続された第２電極（９７）と、前記第５半導体層にオーミック接続された第３電極（９８）と、前記第１電極と第２電極間を短絡する導体（９９）とを有し、前記第２電極と第３電極との間に前記第１、第２、第３の順方向電圧降下と異なる第４の順方向電圧降下を生じさせる第４のダイオード（９０）のうちの２種類以上であることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した半導体集積回路に含まれる多数の回路素子のうちのＨＢＴ５０と、ＨＢＴ５０の動作点を設定するためのレベルシフトに用いることが可能な４種類のダイオード６０、７０、８０、９０を示している。
【００１８】
この半導体集積回路は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムリン（ＩｎＰ）等の半絶縁性の基板４１の上に形成されている。
【００１９】
ＨＢＴ５０は、基板４１の上に形成されたコレクタコンタクト層５１と、コレクタコンタクト層５１の上に形成されたコレクタ層５２と、コレクタ層５２の上に形成されたベース層５３と、ベース層５３の上に形成されたエミッタ層５４と、エミッタ層５４の上に形成されたエミッタコンタクト層５５と、コレクタコンタクト層５１、ベース層５３およびエミッタコンタクト層５５に対してそれぞれオーミック接触するように形成されたコレクタ電極５６、ベース電極５７、エミッタ電極５８とによって構成されている。
【００２０】
ここで、コレクタコンタクト層５１は基板４１と同一材料（ＧａＡｓ等）に、第１の導電型、ここではｎ型の不純物（ドナー）が高濃度（５×１０１８〜５×１０１９個／ｃｍ３）にドープされて形成されている。
【００２１】
また、コレクタ層５２の中央部は、コレクタコンタクト層５１寄りの下層部５２ａとベース層５３寄りの上層部５２ｂとで２層構造をなしており、下層部５２ａは、コレクタコンタクト層５１と同一材料に、コレクタコンタクト層５１の不純物と同一のｎ型の不純物が１×１０１７個／ｃｍ３程度の濃度でドープされて形成されている。
【００２２】
また、上層部５２ｂは、コレクタコンタクト層５１と同一材料にｎ型（ｐ型でもよい）の不純物が低濃度（５×１０１６個／ｃｍ３以下）にドープされているか、あるいは不純物がドープされていない状態で形成されている。
【００２３】
また、コレクタ層５２の外縁部には、ベース・コレクタ間の接合容量を少なくするためにイオン注入によって空乏化された空乏層５２ｃが設けられている。
【００２４】
ベース層５３は、基板４１と同一材料に第２の導電型、ここではｐ型の不純物（アクセプタ）を高濃度（５×１０１９個／ｃｍ３）にドープして形成されており、エミッタ層５４は、ベース層５３よりバンドギャップエネルギーが大きい材料（例えば、ＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＰ等）にｎ型の不純物を濃度３×１０１７個／ｃｍ３程度にドープして形成されている。
【００２５】
また、エミッタコンタクト層５５は、基板４１と同一材料あるいはＩｎＧａＡｓ等の材料にｎ型の不純物を高濃度にドープして形成されている。
【００２６】
このように構成されたｎｐｎ型のＨＢＴ５０のコレクタ電極５６、ベース電極５７、エミッタ電極５８は、集積回路内で、ダイオード６０〜９０を含む他の回路素子と接続されて、増幅回路、発振回路等の各種回路を形成する。
【００２７】
なお、ＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１や後述する各ダイオード６０〜９０の第１半導体層６１、７１、８１、９１の周囲には、イオン注入によって高抵抗化され、各素子を電気的に分離する素子分離領域４２が設けられている。
【００２８】
各ダイオード６０〜９０は、前記したように、集積回路内のＨＢＴ５０の動作点を設定するためのレベルシフト用のものであり、ＨＢＴ５０とともに基板４１上に形成されている。
【００２９】
なお、ここでは、各ダイオード６０〜９０をそれぞれ一つずつ示しているが、実際には、これらのダイオードを、あるＨＢＴ５０の動作点を設定するための回路には単独で用いたり、別のＨＢＴ５０の動作点を設定するための回路には同一のものを複数個直列に用いたり、あるいはさらに別のＨＢＴ５０の動作点を設定するための回路には複数種類のものを直列に用いて所望のシフト電圧を得ている。
【００３０】
ここで、ダイオード６０は、基板４１の上に形成されＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１と同等、即ち、同一材料でキャリア濃度が等しい第１半導体層６１、第１半導体層６１の上に形成され、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同等の半導体層にイオン注入して空乏化（即ち、不活性化）した第２半導体層６２、第１半導体層６１にオーミック接続された第１電極（この場合、カソード電極）６６および第２半導体層６２に接続されたショットキー構造の第２電極（この場合、アノード電極）６７を有している。
【００３１】
なお、ショットキー構造の第２電極６７は、ｎ型またはｐ型の半導体と接合されたときに整流作用を示すものである。
【００３２】
このダイオード６０の順方向電圧降下は、図２の特性Ｂに示しているように、約１．０Ｖとなり、後述するショットキー構造のダイオード８０の順方向電圧降下（約０．６Ｖ）とｐｎ接合型のダイオード９０の順方向電圧降下（約１．３Ｖ）とのほぼ中間の値となる。この値は、第２半導体層６２をイオン注入によって空乏化して不活性化したことによって得られたものである。なお、図２に示した各特性は、各ダイオードの各半導体層間の接合面積を１０μｍ２としたときのものである。
【００３３】
また、ダイオード７０はｐｎ接合型のものであり、基板４１の上に形成されＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１と同等の第１半導体層７１、第１半導体層７１の上に形成されＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同等の第２半導体層７２、第２半導体層７２の上に形成されＨＢＴ５０のベース層５３と同等の第３半導体層７３とを有し、第１半導体層７１に第１電極（この場合、カソード電極）７６がオーミック接続され、第３半導体層７３に第７電極（この場合、アノード電極）７７がオーミック接続された構造を有している。
【００３４】
このダイオード７０の順方向電圧降下は、図２の特性Ｃに示しているように、約１．２Ｖとなる。
【００３５】
なお、ダイオード７０の第２半導体層７２は、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同様に、不純物が１×１０１７個／ｃｍ３程度にドープされた下層部７２ａと、不純物が低濃度にドープされているかあるいはドープされていない上層部７２ｂとに分かれている。
【００３６】
また、ダイオード８０は、ショットキー構造のものであり、基板４１の上に形成されＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１と同等の第１半導体層８１、第１半導体層８１の上に形成されＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同等の第２半導体層８２とを有し、第１半導体層８１に第１電極（この場合、カソード電極）８６がオーミック接続され、第２半導体層８２にショットキー構造の第２電極（この場合、アノード電極）８７が設けられている。
【００３７】
このダイオード８０の順方向電圧降下は、図２の特性Ｄに示しているように、約０．６Ｖとなる。
【００３８】
なお、ダイオード８０の第２半導体層８２は、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同様に、不純物が１×１０１７個／ｃｍ３程度にドープされた下層部８２ａと、不純物が低濃度にドープされているかあるいはドープされていない上層部８２ｂに分かれている。
【００３９】
また、ダイオード９０は、ＨＢＴ５０とほぼ同構造で、基板４１の上に形成されコレクタコンタクト層５１と同等の第１半導体層９１、第１半導体層９１の上に形成されコレクタ層５２と同等の第２半導体層９２、第２半導体層９２の上に形成されベース層５３と同等の第３半導体層９３、第３半導体層９３の上に形成されエミッタ層５４と同等の第４半導体層９４、第４半導体層９４の上に形成されエミッタコンタクト層５５と同等の第５半導体層９５、第１半導体層９１にオーミック接続された第１電極９６、第３半導体層９３にオーミック接続された第２電極９７、第５半導体層９５にオーミック接続された第３電極９８、第１電極９６と第２電極９７との間を短絡する導体９９とを有しており、第２電極９７（または第１電極９６）をアノード電極、第３電極９８をカソード電極として用いる。
【００４０】
なお、このダイオード９０の第１半導体層９２の中央部は、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２と同様に、不純物が１×１０１７個／ｃｍ３程度にドープされた下層部９２ａと、不純物が低濃度にドープされているかあるいはドープされていない上層部９２ｂに分かれており、外縁はイオン注入によって空乏化された空乏層９２ｃによって構成されている。
【００４１】
このダイオード９０は、前記した従来構造のダイオード２０と同等に図２の順方向特性Ａを有し、順方向電圧降下は約１．３Ｖとなる。
【００４２】
このように各ダイオード６０〜９０は、それぞれ異なる順方向電圧降下を有している。
【００４３】
したがって、これらのダイオード６０〜９０を用いてレベルシフトを行なうことで、半導体集積回路内の複数のＨＢＴ５０に対してそれぞれ最適な動作点を設定することができる。
【００４４】
例えば、半導体集積回路内のあるＨＢＴ５０の動作点設定に要求されるシフト電圧が約１．０Ｖであればダイオード６０を一つ用いてレベルシフトを行なえばよく、あるＨＢＴ５０の動作点設定に要求されるシフト電圧が約１．２Ｖであればダイオード７０を一つ用いてレベルシフトを行なえばよく、あるＨＢＴ５０の動作点設定に要求されるシフト電圧が約０．６Ｖであればダイオード８０を一つ用いてレベルシフトを行なえばよく、あるＨＢＴ５０の動作点設定に要求されるシフト電圧が約１．３Ｖであればダイオード９０を一つ用いてレベルシフトを行なえばよい。
【００４５】
また、上記のように順方向電圧降下がそれぞれ異なる各ダイオード６０〜９０を異なるＨＢＴ５０の動作点設定のためにそれぞれ単独で用いる場合の他に、同一種類同士を直列接続して所望のレベルシフト電圧を得ることもできる。
【００４６】
また、これらの複数種のダイオード６０〜９０のうち２種類以上を直列接続して、所望のシフト電圧を得ることもできる。
【００４７】
特に、ダイオード６０はショットキー構造でありながら、第２半導体層が空乏化されていないショットキー構造のダイオード８０の順方向電圧降下とｐｎ接合型のダイオード７０、９０の順方向電圧降下のほぼ中間となる１．０Ｖの順方向電圧降下を有している。
【００４８】
したがって、このダイオード６０をレベルシフト用のダイオードの一つとして他のダイオードと組合せることで、細かい電圧間隔で多くのシフト電圧を設定することができる。
【００４９】
図３は、上記した各ダイオード６０、７０、８０、９０の単独使用と任意の組合せで得られるシフト電圧を示している。この図３に示しているように、各ダイオード単体の順方向電圧降下より格段に小さな間隔で他種類のシフト電圧を得ることができ、特に２．８Ｖ以上の範囲では、０．１Ｖ間隔で連続するシフト電圧を得ることができる。
【００５０】
したがって、これらのシフト電圧のなかから、例えば高周波信号を増幅したり発振する回路のＨＢＴ５０の高周波特性（前記したｆＴ、ｆｍａｘ等）が最良となるような動作点の設定に必要なシフト電圧を選択し、そのシフト電圧が得られるダイオードあるいはその組合せを予め選択して、レベルシフトすればそのＨＢＴ５０の動作を格段に高速化できる。
【００５１】
なお、上記した半導体集積回路のＨＢＴ５０およびダイオード６０〜９０は、基板４１上にエピタキシャル形成された半導体層にエッチング処理やイオン注入処理を施すことによって得られる。
【００５２】
その製造方法について簡単に説明すると、始めに図４に示す積層基板１００を形成する。
【００５３】
この積層基板１００は、半絶縁性のＧａＡｓの基板４１の上にｎ型の不純物が高濃度にドープされた半導体層１０１が形成され、その半導体層１０１の上にｎ型の不純物が１×１０１７個／ｃｍ３程度にドープされた半導体層１０２ａが形成され、その半導体層１０２ａの上にｎ型の不純物が低濃度にドープされているかあるいは不純物がドープされていない半導体層１０２ｂが形成され、その半導体層１０２ｂの上にｐ型の不純物が高濃度にドープされた半導体層１０３が形成され、その半導体層１０３の上に半導体層１０３よりバンドギャップエネルギーの大きい材料（例えばＩｎＧａＰ）からなり、ｎ型の不純物がドープされた半導体層１０４が形成され、さらに半導体層１０４上に例えばＩｎＧａＡｓあるいはＧａＡｓ等の材料からなりｎ型の不純物が高濃度にドープされた半導体層１０５が形成されている。
【００５４】
そして上記の積層基板１００の半導体層１０５の表面のうち、ＨＢＴ５０およびダイオード９０を形成する位置に珪化タングステン（以下、ＷＳｉと記す）をスパッタリングによって堆積させてエミッタ電極５８および第３電極９８を設ける。
【００５５】
次に、図５に示しているように、エミッタ電極５８および第３電極９８として設けたＷＳｉをマスクとして半導体層１０５をエッチング除去して、ＨＢＴ５０のエミッタコンタクト層５５およびダイオード９０の第５半導体層９５を形成する。なお、このエッチングには下層の半導体層１０４が除去されないように、硫酸と過酸化水素液と水との混合液からなる選択エッチング液を用いる。
【００５６】
次に、図６に示すように、ＨＢＴ５０と各ダイオード６０〜９０の形成位置をフォトレジスト１１１で覆い、表面全体にボロンイオンを３０〜４００ｋｅＶの間の数種類の加速エネルギーで注入して、素子分離領域１１２を形成し、その後フォトレジスト１１１を剥離する。
【００５７】
この処理によって、ＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１、各ダイオード６０〜９０の第１半導体層６１〜９１が形成される。
【００５８】
次に、図７に示すように、ＨＢＴ５０のエミッタコンタクト層５５とエミッタ電極５８の表面、ダイオード７０、８０の形成位置、ダイオード９０の第５半導体層９５と第３電極９８の表面をフォトレジスト１１３で覆い、表面全体に例えば１８０ｋｅＶのエネルギーで加速されたボロンイオンを２．５×１０１１個／ｃｍ２の密度で注入する。
【００５９】
このボロンイオンは、ＨＢＴ５０のエミッタコンタクト層５５およびエミッタ電極５８と重ならない領域の半導体層１０４、１０３を通過して半導体層１０２ａ、１０２ｂに注入され、また、ダイオード６０の形成位置の半導体層１０４、１０３を通過して半導体層１０２ａ、１０２ｂに注入され、同様に、ダイオード９０の第５半導体層９５および第３電極９８と重ならない領域の半導体層１０４、１０３を通過して半導体層１０２ａ、１０２ｂに注入される。
【００６０】
このイオン注入の後にフォトレジスト１１３を剥離して、例えば４８０°Ｃ、５分間の加熱処理を行なう。この際、ＨＢＴ５０のエミッタ電極５８、ダイオード９０の第３電極９８は、耐熱性金属のＷＳｉであるのでその下層のエミッタコンタクト層５５、第５半導体層９５と反応することはない。
【００６１】
このイオン注入処理と加熱処理によって、ＨＢＴ５０およびダイオード９０の半導体層１０２ａ、１０２ｂの端部およびダイオード６０の半導体層１０２ａ、１０２ｂが空乏化され、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２の第１層５２ａ、第２層５２ｂと、ダイオード９０の第２半導体層９２の第１層９２ａ、第２層９２ｂが形成される。
【００６２】
次に、図８に示すように、半導体層１０４の不要部をエッチング除去して、半導体層１０３を露出させ、ＨＢＴ５０のエミッタ層５４、ダイオード９０の第４半導体層９４を形成し、露出した半導体層１０３の上に、ＨＢＴ５０のベース電極５７、ダイオード７０の第２電極７７、ダイオード９０の第２電極９７を形成する。
【００６３】
次に、図９に示すように、半導体層１０３の不要部をエッチング除去して、ＨＢＴ５０のベース層５３、ダイオード９０の第３半導体層９３を形成し、露出した半導体層１０２ｂの表面のうち、ダイオード６０、８０の形成位置にショットキー構造の第２電極６７、８７をそれぞれ形成する。
【００６４】
そして、図１０に示すように、半導体層１０２ａ、１０２ｂの不要部分をエッチング除去して、ＨＢＴ５０のコレクタ層５２、各ダイオード６０〜９０の第２半導体層６２〜９２を形成するとともに、ＨＢＴ５０のコレクタコンタクト層５１、ダイオード６０〜９０の第１半導体層６１〜９１を露出させ、その上にコレクタ電極５６、第１電極６６〜９６をそれぞれ形成して、ＨＢＴ５０、ダイオード６０〜８０を完成させ、最後に、ダイオード９０の第１電極９６と第２電極９７間を導体９９で短絡させてダイオード９０を完成させる。
【００６５】
なお、実際には、上記のようにして形成された各半導体素子の電極間を接続して所定動作の回路を構成するが、素子間の接続は周知の方法に従うので、ここでは省略する。
【００６６】
なお、前記説明では、第１の導電型の不純物がｎ型で第２の導電型の不純物がｐ型であるｎｐｎ型のＨＢＴ５０を有する半導体集積回路について説明したが、第１の導電型の不純物がｐ型で第２の導電型の不純物がｎ型であるｐｎｐ型のＨＢＴを有する半導体集積回路についても本発明を同様に適用できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体集積回路は、ＨＢＴ（メサ型ヘテロ構造バイポーラトランジスタ）と、その動作点設定のためのレベルシフト用のダイオードとが同一基板上にエピタキシャル形成された半導体集積回路において、レベルシフト用のダイオードとして、順方向電圧降下が異なる複数種類のダイオードを用いている。
【００６８】
このため、半導体集積回路内の各ＨＢＴにそれぞれ最適な動作点を与えることができ、特性が向上する。
【００６９】
また、レベルシフト用のダイオードとして、ＨＢＴのコレクタコンタクト層と同等の第１半導体層と、第１半導体層上に形成されＨＢＴのコレクタ層と同等の半導体層にイオン注入して不活性化した第２半導体層と、第１半導体層上にオーミック接続された第１電極と、第２半導体層上に形成されたショットキー構造の第２電極とを有するものは、第２半導体層が不活性化されていないショットキー構造のダイオードとｐｎ接合型のダイオードのほぼ中間の順方向電圧降下を有しており、ＨＢＴの動作点をより細かく設定することができる。
【００７０】
また、レベルシフト用のダイオードとして、上記のように第２半導体層が空乏化されたショットキー構造のダイオード、第２半導体層が空乏化されていないショットキー構造のダイオードおよび２種のｐｎ接合型のダイオードのうちの２種類以上を用いたものでは、集積回路内の各ＨＢＴに最良の動作点を与えることができ、半導体集積回路の特性を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の要部の断面図
【図２】実施形態の各ダイオードの順方向特性を示す図
【図３】４種類のダイオードによって得られるシフト電圧を示す図
【図４】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図５】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図６】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図７】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図８】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図９】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図１０】実施形態の半導体集積回路の製造工程を説明するための図
【図１１】従来の半導体集積回路の要部の断面図
【図１２】ＨＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧に対する高周波特性の変化を示す図
【符号の説明】
４１……基板、４２……素子分離領域、５０……ＨＢＴ、５１……コレクタコンタクト層、５２……コレクタ層、５２ａ……第１層、５２ｂ……第２層、５２ｃ……空乏層、５３……ベース層、５４……エミッタ層、５５……エミッタコンタクト層、５６……コレクタ電極、５７……ベース電極、５８……エミッタ電極、６０、７０、８０、９０……ダイオード、６１、７１、８１、９１……第１半導体層、６２、７２、８２、９２……第２半導体層、７２ａ、８２ａ、９２ａ……下層部、７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ……上層部、９２ｃ……空乏層、７３、９３……第３半導体層、９４……第４半導体層、９５……第５半導体層、６６、７６、８６、９６……第１電極、６７、７７、８７、９７……第２電極、９８……第３電極、９９……導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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