基于GaAs的光电集成器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于GaAs的光电集成器件。光电集成器件包括GaAs衬底、形成在GaAs衬底上的N-GaAs集电区层、第一隔离区和第二隔离区，第一隔离区和第二隔离区将N-GaAs集电区层分隔为第一区域、第二区域和第三区域，在第一区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有第一P-GaAs基区层、第一N-InGaP发射区层、第一N+-InGaAs帽层、器件隔离层、晶体过渡层、N-InP层、i-光吸收层和P-InP层；在第二区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有第二P-GaAs基区层、第二N-InGaP发射区层和第二N+-InGaAs帽层；在第三区域的N-GaAs集电区层上形成有第三P-GaAs基区层和第三N型电极。本实用新型专利技术能够实现PIN光电探测器、跨阻放大器和限幅器高度集成。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种基于GaAs的光电集成器件。
技术介绍
自进入二十一世纪以来，信息产业迎来超高速发展，全球数据业务呈现爆炸式增长，网络带宽的需求飞速增长，这为传统电信业务的迅速发展提供了新的挑战和机遇，因此，大力发展光纤通信系统成为当前发展的重点，而光纤通信系统的发展的重点在于发展光接收机。目前，主流的光接收机的接收端架构为：PIN光电探测器+跨阻放大器(TIA，trans-impedanceamplifier)+限幅器，每一层架构采用独立的芯片，三种独立的芯片构成一个完整的接收端，但是这种架构存在以下问题：1.系统组装时需要调试，不利于大规模生产且人为因素的介入会引入不确定因素，不利于提升接收端的质量；2.三种芯片相互独立，无法集成，不利小型化设计；3.芯片使用数量较多，不利于降低成本。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种基于GaAs的光电集成器件，能够实现PIN光电探测器、跨阻放大器和限幅器高度集成。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种基于GaAs的光电集成器件，包括：GaAs衬底；N-GaAs集电区层，所述N-GaAs集电区层形成在所述GaAs衬底上；第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区和所述第二隔离区从所述N-GaAs集电区层的上表面嵌入延伸至所述N-GaAs集电区层内部，将所述N-GaAs集电区层分隔为第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域位于所述第一隔离区和所述第二隔离区之间；其中，在所述第一区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有第一P-GaAs基区层、第一N-InGaP发射区层、第一N+-InGaAs帽层、器件隔离层、晶体过渡层、N-InP层、i-光吸收层和P-InP层，所述P-InP层上形成有第一P型电极，所述N-InP层上形成有第一N型电极；在所述第二区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有第二P-GaAs基区层、第二N-InGaP发射区层和第二N+-InGaAs帽层，所述第二N+-InGaAs帽层上以及所述第二P-GaAs基区层一侧的N-GaAs集电区层上形成有第二N型电极，所述第二P-GaAs基区层上形成有第二P型电极；在所述第三区域的N-GaAs集电区层上形成有第三P-GaAs基区层和第三N型电极，所述第三P-GaAs基区层上形成有第三P型电极。优选地，所述第一N型电极与所述N-InP层之间、所述第一P型电极与所述P-InP层之间、所述第二N型电极与第二N+-InGaAs帽层和N-GaAs集电区层之间、所述第二P型电极与所述第二P-GaAs基区层之间、所述第三N型电极与所述N-GaAs集电区层之间以及所述第三P型电极与所述第三P-GaAs基区层之间均形成欧姆接触。优选地，所述N-GaAs集电区层的厚度为0.5～3微米，掺杂浓度小于或等于5×1017cm-3。优选地，所述第一P-GaAs基区层、所述第二P-GaAs基区层和所述第三P-GaAs基区层的厚度为20～500纳米，掺杂浓度大于或等于5×1017cm-3。优选地，所述第一N-InGaP发射区层和所述第二N-InGaP发射区层的厚度为10～500纳米，掺杂浓度大于或等于1×1017cm-3，且所述第一N-InGaP发射区层和所述第二N-InGaP发射区层中InGaP的化学式为InXGa1-XP，其中，X为0.49～0.51。优选地，所述第一N+-InGaAs帽层和所述第二N+-InGaAs帽层的厚度为10～200纳米，掺杂浓度大于或等于1×1018cm-3，且所述第一N+-InGaAs帽层和所述第二N+-InGaAs帽层中InGaAs的化学式为InYGa1-YAs，其中，Y为0～1。优选地，所述器件隔离层的厚度10～200纳米，且所述器件隔离层采用的材料为AlN和/或SiN；所述晶体过渡层的厚度为0～100纳米，且所述晶体过渡层采用的材料为InGaAsP、InGaAs、GaAs和InP中的一种或多种。优选地，所述N-InP层的厚度为50～500纳米，掺杂浓度大于或等于1×1018cm-3；所述P-InP层的厚度为20～500纳米，掺杂浓度大于或等于1×1018cm-3。优选地，所述i-光吸收层的厚度为50～500纳米，掺杂浓度小于或等于5×1017cm-3，且所述i-光吸收层采用的材料为InGaAs，InGaAs的化学式为InZGa1-ZAs，其中，Z为0.52或0.53。区别于现有技术的情况，本技术的有益效果是：通过在同一衬底上集成InP基PIN光电探测器、InGaPHBT(磷化镓铟异结双极晶体管)跨阻放大器和GaAs基PN限幅器，并通过第一隔离区和第二隔离区隔离，使得InP基PIN光电探测器将光信号转换为电流信号送至HBT，同时，HBT中PN结形成PN限幅器，从而能够实现PIN光电探测器、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，简化系统结构，降低尺寸和成本。附图说明图1是本技术实施例基于GaAs的光电集成器件的结构示意图。图2～图7是本技术实施例基于GaAs的光电集成器件的制备流程图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参见图1，是本技术实施例基于GaAs的光电集成器件的结构示意图。本技术实施例的基于GaAs的光电集成器件包括GaAs衬底1、N-GaAs集电区层2、第一隔离区3和第二隔离区4。N-GaAs集电区层2形成在GaAs衬底1上。第一隔离区3和第二隔离区4从N-GaAs集电区层2的上表面嵌入延伸至N-GaAs集电区层2内部，将N-GaAs集电区层2分隔为第一区域A、第二区域B和第三区域C，第二区域B位于第一隔离区3和第二隔离区4之间。第一隔离区3和第二隔离区4的作用是使第一区域A、第二区域B和第三区域C相互绝缘。第一隔离区3和第二隔离区4可以采用注入离子方式或者采用刻蚀工艺形成。其中，在第一区域A的N-GaAs集电区层2上由下至上依次形成有第一P-GaAs基区层11、第一N-InGa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GaAs的光电集成器件，其特征在于，包括：GaAs衬底；N‑GaAs集电区层，所述N‑GaAs集电区层形成在所述GaAs衬底上；第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区和所述第二隔离区从所述N‑GaAs集电区层的上表面嵌入延伸至所述N‑GaAs集电区层内部，将所述N‑GaAs集电区层分隔为第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域位于所述第一隔离区和所述第二隔离区之间；其中，在所述第一区域的N‑GaAs集电区层上由下至上依次形成有第一P‑GaAs基区层、第一N‑InGaP发射区层、第一N+‑InGaAs帽层、器件隔离层、晶体过渡层、N‑InP层、i‑光吸收层和P‑InP层，所述P‑InP层上形成有第一P型电极，所述N‑InP层上形成有第一N型电极；在所述第二区域的N‑GaAs集电区层上由下至上依次形成有第二P‑GaAs基区层、第二N‑InGaP发射区层和第二N+‑InGaAs帽层，所述第二N+‑InGaAs帽层上以及所述第二P‑GaAs基区层一侧的N‑GaAs集电区层上形成有第二N型电极，所述第二P‑GaAs基区层上形成有第二P型电极；在所述第三区域的N‑GaAs集电区层上形成有第三P‑GaAs基区层和第三N型电极，所述第三P‑GaAs基区层上形成有第三P型电极。...

【技术特征摘要】
1.一种基于GaAs的光电集成器件，其特征在于，包括：
GaAs衬底；
N-GaAs集电区层，所述N-GaAs集电区层形成在所述GaAs衬底上；
第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区和所述第二隔离区从所
述N-GaAs集电区层的上表面嵌入延伸至所述N-GaAs集电区层内部，将
所述N-GaAs集电区层分隔为第一区域、第二区域和第三区域，所述第
二区域位于所述第一隔离区和所述第二隔离区之间；
其中，在所述第一区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有
第一P-GaAs基区层、第一N-InGaP发射区层、第一N+-InGaAs帽层、器
件隔离层、晶体过渡层、N-InP层、i-光吸收层和P-InP层，所述P-InP
层上形成有第一P型电极，所述N-InP层上形成有第一N型电极；在所
述第二区域的N-GaAs集电区层上由下至上依次形成有第二P-GaAs基区
层、第二N-InGaP发射区层和第二N+-InGaAs帽层，所述第二N+-InGaAs
帽层上以及所述第二P-GaAs基区层一侧的N-GaAs集电区层上形成有第
二N型电极，所述第二P-GaAs基区层上形成有第二P型电极；在所述
第三区域的N-GaAs集电区层上形成有第三P-GaAs基区层和第三N型电
极，所述第三P-GaAs基区层上形成有第三P型电极。
2.根据权利要求1所述的基于GaAs的光电集成器件，其特征在于，
所述第一N型电极与所述N-InP层之间、所述第一P型电极与所述P-InP
层之间、所述第二N型电极与第二N+-InGaAs帽层和N-GaAs集电区层之
间、所述第二P型电极与所述第二P-GaAs基区层之间、所述第三N型
电极与所述N-GaAs集电区层之间以及所述第三P型电极与所述第三
P-GaAs基区层之间均形成欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的基于GaAs的光电集成器件，其特征在于，
所述N-GaAs集电区层的厚度为0.5～3微米，掺杂浓度小于或等于5×
1017cm-3。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一峰，陈勇波，
申请(专利权)人：成都嘉石科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51