基于GaAs的光電集成器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于GaAs的光電集成器件。
【背景技術(shù)】
[0002]自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，信息產(chǎn)業(yè)迎來超高速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求飛速增長，這為傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展提供了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，因此，大力發(fā)展光纖通信系統(tǒng)成為當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)，而光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展的重點(diǎn)在于發(fā)展光接收機(jī)。
[0003]目前，主流的光接收機(jī)的接收端架構(gòu)為:PIN光電探測(cè)器+跨阻放大器(TIA’trans-1mpedance ampl if ier)+限幅器，每一層架構(gòu)采用獨(dú)立的芯片，三種獨(dú)立的芯片構(gòu)成一個(gè)完整的接收端，但是這種架構(gòu)存在以下問題:1.系統(tǒng)組裝時(shí)需要調(diào)試，不利于大規(guī)模生產(chǎn)且人為因素的介入會(huì)引入不確定因素，不利于提升接收端的質(zhì)量;2.三種芯片相互獨(dú)立，無法集成，不利小型化設(shè)計(jì);3.芯片使用數(shù)量較多，不利于降低成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于GaAs的光電集成器件，能夠?qū)崿F(xiàn)PIN光電探測(cè)器、跨阻放大器和限幅器高度集成。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種基于GaAs的光電集成器件，包括:GaAs襯底;N-GaAs集電區(qū)層，所述N_GaAs集電區(qū)層形成在所述GaAs襯底上;第一隔離區(qū)和第二隔離區(qū)，所述第一隔離區(qū)和所述第二隔離區(qū)從所述N-GaAs集電區(qū)層的上表面嵌入延伸至所述N-GaAs集電區(qū)層內(nèi)部，將所述N-GaAs集電區(qū)層分隔為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，所述第二區(qū)域位于所述第一隔離區(qū)和所述第二隔離區(qū)之間；其中，在所述第一區(qū)域的N-GaAs集電區(qū)層上由下至上依次形成有第一P-GaAs基區(qū)層、第一N-1nGaP發(fā)射區(qū)層、第一 N+-1nGaAs帽層、器件隔離層、晶體過渡層、N-1nP層、1-光吸收層和P-1nP層，所述P-1nP層上形成有第一 P型電極，所述N-1nP層上形成有第一 N型電極;在所述第二區(qū)域的N-GaAs集電區(qū)層上由下至上依次形成有第二 P-GaAs基區(qū)層、第二 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層和第二 N+-1nGaAs帽層，所述第二 N+-1nGaAs帽層上以及所述第二 P-GaAs基區(qū)層一側(cè)的N-GaAs集電區(qū)層上形成有第二 N型電極，所述第二 P-GaAs基區(qū)層上形成有第二 P型電極;在所述第三區(qū)域的N-GaAs集電區(qū)層上形成有第三P-GaAs基區(qū)層和第三N型電極，所述第三P-GaAs基區(qū)層上形成有第三P型電極。
[0006]優(yōu)選地，所述第一N型電極與所述N-1nP層之間、所述第一P型電極與所述P-1nP層之間、所述第二 N型電極與第二 N+-1nGaAs帽層和N-GaAs集電區(qū)層之間、所述第二 P型電極與所述第二 P-GaAs基區(qū)層之間、所述第三N型電極與所述N-GaAs集電區(qū)層之間以及所述第三P型電極與所述第三P-GaAs基區(qū)層之間均形成歐姆接觸。
[0007]優(yōu)選地，所述N-GaAs集電區(qū)層的厚度為0.5?3微米，摻雜濃度小于或等于5 X1017cm-30
[0008]優(yōu)選地，所述第一 P-GaAs基區(qū)層、所述第二 P_GaAs基區(qū)層和所述第三P_GaAs基區(qū)層的厚度為20?500納米，摻雜濃度大于或等于5 X1017cm—3。
[0009]優(yōu)選地，所述第一N-1nGaP發(fā)射區(qū)層和所述第二 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層的厚度為10?500納米，摻雜濃度大于或等于lX1017cm—3，且所述第一 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層和所述第二 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層中InGaP的化學(xué)式為InxGa!—xP，其中，X為0.49?0.51。
[0010]優(yōu)選地，所述第一 N+-1nGaAs帽層和所述第二 N+-1nGaAs帽層的厚度為10?200納米，摻雜濃度大于或等于1 X 1018cm—3，且所述第一 N+-1nGaAs帽層和所述第二 N+-1nGaAs帽層中InGaAs的化學(xué)式為ImGai—YAs，其中，丫為0?1。
[0011]優(yōu)選地，所述器件隔離層的厚度10?200納米，且所述器件隔離層采用的材料為A1N和/或SiN;所述晶體過渡層的厚度為0?100納米，且所述晶體過渡層采用的材料為I nGaAsP、I nGaAs、GaAs 和 I nP 中的一種或多種。
[0012]優(yōu)選地，所述N-1nP層的厚度為50?500納米，摻雜濃度大于或等于lX1018cm—3;所述P-1nP層的厚度為20?500納米，摻雜濃度大于或等于1 X 1018cm—3。
[0013]優(yōu)選地，所述1-光吸收層的厚度為50?500納米，摻雜濃度小于或等于5X 1017cm一3，且所述i_光吸收層采用的材料為InGaAs，InGaAs的化學(xué)式為InzGa^As，其中，Z為0.52或0.53ο
[0014]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本實(shí)用新型的有益效果是:通過在同一襯底上集成InP基PIN光電探測(cè)器、InGaP HBT(磷化鎵銦異結(jié)雙極晶體管)跨阻放大器和GaAs基PN限幅器，并通過第一隔離區(qū)和第二隔離區(qū)隔離，使得InP基PIN光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)送至HBT，同時(shí)，HBT中PN結(jié)形成PN限幅器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)PIN光電探測(cè)器、跨阻放大器和限幅器高度集成，可以增加芯片功能，提高集成度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低尺寸和成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例基于GaAs的光電集成器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2?圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例基于GaAs的光電集成器件的制備流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018]請(qǐng)參見圖1，是本實(shí)用新型實(shí)施例基于GaAs的光電集成器件的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例的基于GaAs的光電集成器件包括GaAs襯底l、N-GaAs集電區(qū)層2、第一隔離區(qū)3和第二隔離區(qū)4。
[0019]N-GaAs集電區(qū)層2形成在GaAs襯底1上。第一隔離區(qū)3和第二隔離區(qū)4從N-GaAs集電區(qū)層2的上表面嵌入延伸至N-GaAs集電區(qū)層2內(nèi)部，將N-GaAs集電區(qū)層2分隔為第一區(qū)域A、第二區(qū)域B和第三區(qū)域C，第二區(qū)域B位于第一隔離區(qū)3和第二隔離區(qū)4之間。第一隔離區(qū)3和第二隔離區(qū)4的作用是使第一區(qū)域A、第二區(qū)域B和第三區(qū)域C相互絕緣。第一隔離區(qū)3和第二隔離區(qū)4可以采用注入離子方式或者采用刻蝕工藝形成。
[0020]其中，在第一區(qū)域A的N-GaAs集電區(qū)層2上由下至上依次形成有第一P-GaAs基區(qū)層11、第一 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層12、第一 N+-1nGaAs帽層13、器件隔離層14、晶體過渡層15、N-1nP層16、1-光吸收層17和P-1nP層181-1nP層18上形成有第一 P型電極Pl，N-1nP層16上形成有第一 N型電極N1;在第二區(qū)域B的N-GaAs集電區(qū)層2上由下至上依次形成有第二 P-GaAs基區(qū)層21、第二 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層22和第二 N+-1nGaAs帽層23，第二 N+-1nGaAs帽層23上以及第二P-GaAs基區(qū)層21—側(cè)的N-GaAs集電區(qū)層2上形成有第二 N型電極N2，第二 P-GaAs基區(qū)層21上形成有第二 P型電極P2;在第三區(qū)域C的N-GaAs集電區(qū)層2上形成有第三P-GaAs基區(qū)層31和第三N型電極N3，第三P-GaAs基區(qū)層31上形成有第三P型電極P3。在本實(shí)施例中，第一P型電極P1、第一 N型電極N1和第二 P型電極P2的數(shù)量均為兩個(gè)。兩個(gè)第一 P型電極P1分別位于P-1nP層18上的左右兩側(cè)，兩個(gè)第一 N型電極N1分別位于1-光吸收層17兩側(cè)的N-1nP層16上，兩個(gè)第二 P型電極P2分別位于第二 N-1nGaP發(fā)射區(qū)層22兩側(cè)的第二 P-GaAs基區(qū)層21上。
[0021]在本實(shí)施例中，第一N型電極N1與N-1nP層16之間、第一P型電極P1與P-1nP層18之間、第二N型電極N2與第二N+-1nGaAs帽層23和N-GaAs集電區(qū)層2之間、第二P型電極P2與第二P-GaAs基區(qū)層21之間、第三N型電極N3與N-GaAs集電區(qū)層2之間以及第三P型電極P3與第三P-GaAs基區(qū)層31之間均形成歐姆接觸。
[0022]6&六8