日立製作所 中央研究所（所長：西野 壽一）、およびデバイス開発センタ(センタ長：梅沢 正春)は、このたび、毎秒40ギガビットクラスでは世界で初めて、SiGe HBT（シリコン・ゲルマニウム ヘテロバイポーラトランジスタ）と0.18μm CMOS（相補型金属酸化膜半導体）を混載した超高速通信用LSI技術（以下、SiGeバイポーラCMOS ＬＳＩ技術）を開発しました。2種類の異なるデバイスを混載する工程において課題となっていた性能劣化要因を解決することで、0.18μm CMOSの高機能特性を損なうことなく、SiGe HBTによる最大速度毎秒54ギガビットの動作（高速16:1多重回路動作^１））を実現しました。
　 SiGeバイポーラCMOS LSIは、今後の超高速通信において必須のデバイスであり、本技術は、その量産適用に道を拓くことになります。

　インターネットや携帯電話の急速な普及によって、光・無線通信システムにおける伝送データ量の大容量・高速化が進んでいます。また、これとともに通信システムで用いられる電子デバイスにおいても、大幅な高速性能の向上が求められています。
　SiGe HBTは、従来から超高速電子デバイスとして開発が進められ、遮断周波数^２）200ギガヘルツ以上という高いポテンシャルを持っています。しかし、これを通信用LSIに採用するためには、同時に微細高性能CMOSが有する入出力信号処理や信号同期・診断などの機能が必要です。そこで、これらの2つの特徴を有するデバイスを超高速領域で同一チップに混載するSiGeバイポーラCMOS ＬＳＩ技術は、今後の超高速電子デバイスに必須な技術でした。しかし、これまで、超高速SiGe HBTを微細高性能CMOSと集積化すると、
（１） SiGe HBTが高温プロセスで形成されるため、その熱履歴により、CMOSの特性が劣化
（２） SiGe結晶作製プロセスで用いる塩化水素（HCl）により、SiGe HBTの結晶品質が劣化^３）
という問題が生じ、毎秒40ギガビットクラスでは実用に至っていませんでした。

　そこで、今回、これらの課題を解決するSiGeバイポーラCMOS ＬＳＩ技術を開発しました。今回開発した技術の特徴は以下のとおりです。
（１）CMOS特性劣化の抑制：0.18μm CMOS製造プロセスをベースとして、SiGe HBTに必要な工程を追加する新しい概念の混載プロセスを開発しました。さらに、SiGe HBTの形成に必要なCVDプロセス^４）、アニールプロセス^５）等の熱履歴を低減することによって、CMOS性能の劣化を抑制しました。
（２）SiGe HBTの結晶品質劣化の抑制：SiGe HBTの結晶品質劣化の原因となるHClガスを用いないLPCVD法（減圧化学的気相成長法）を適用しました。この結果、良好な結晶性を維持したままSiGe HBTの結晶形成（選択エピタキシャル成長）を行うことが可能となりました。

　本SiGeバイポーラCMOS LSI技術を用いて作成したSiGe HBTは、最大速度毎秒54ギガビットの高速16:1多重回路動作を実現しました。これは、毎秒40ギガビットクラスではじめて、SiGe HBTとCMOSの混載LSI技術の確立を示した成果です。さらに、SiGe HBTの高速性能を評価した結果、遮断周波数は145GHz、最大発振周波数^６）は172GHzという高速特性が得られました。

　今回、開発した毎秒40ギガビットクラスのSiGeバイポーラCMOS ＬＳＩ技術は、超高速通信用電子デバイスの開発を促進する基本技術です。今後は、その量産適用を進めるとともに、基幹光伝送システムや大容量無線通信システムに加えて，セルラ端末や無線LANなどのRF機器への応用を視野に入れた、次世代のIT技術を支える超高速・高機能デバイス技術として取り組む予定です。
　なお、本成果は、9月30日から米国モントレーで開催されるバイポーラ・デバイス回路に関する国際会議「2002 Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting」にて発表する予定です。