基于GaAs的光电集成器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于GaAs的光电集成器件及其制备方法。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。本发明专利技术能够实现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】

本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种。
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-1mpedance amplifier) +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
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种，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，本专利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-1nGaP发射区层、第一 N+-1nGaAs帽层、器件隔离层、晶体过渡层、N-1nP层、i_光吸收层和P-1nP层，所述P-1nP层上形成有第一 P型电极，所述N-1nP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-1nGaP发射区层和第二 N+-1nGaAs帽层，所述第二 N+-1nGaAs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-1nP层之间、所述第一 P型电极与所述P-1nP层之间、所述第二 N型电极与第二 N+-1nGaAs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 X 1017cm 3o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5X1017cm_3。优选地，所述第一 N-1nGaP发射区层和所述第二 N-1nGaP发射区层的厚度为10?500纳米，掺杂浓度大于或等于IX 1017cm_3，且所述第一 N-1nGaP发射区层和所述第二N-1nGaP发射区层中InGaP的化学式为InxGa1^P,其中，X为0.49?0.51。优选地，所述第一 N+-1nGaAs帽层和所述第二 N+-1nGaAs帽层的厚度为10?200纳米，掺杂浓度大于或等于I X 118Cm-3,且所述第一 N+-1nGaAs帽层和所述第二 N+-1nGaAs帽层中InGaAs的化学式为IriYGa^As，其中，Y为O?I。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O?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-1nP层的厚度为50?500纳米，掺杂浓度大于或等于I X 118CnT3;所述P-1nP层的厚度为20?500纳米，掺杂浓度大于或等于I X 1018cm_3。优选地，所述1-光吸收层的厚度为50?500纳米，掺杂浓度小于或等于5 X 1017cnT3，且所述1-光吸收层采用的材料为InGaAs，InGaAs的化学式为InzGapzAs,其中，Z 为 0.52 或 0.53。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是:提供一种根据上述任一种的基于GaAs的光电集成器件的制备方法，包括以下步骤:在GaAs衬底上由下而上依次形成N-GaAs集电区层、P-GaAs基区层、N-1nGaP发射区层、N+-1nGaAs帽层、器件隔离层、晶体过渡层、N-1nP层、1-光吸收层和P-1nP层；在所述P-1nP层上形成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均从所述P-1nP层的上表面嵌入延伸至所述N-GaAs集电区层内部，其中，所述第一隔离区和所述第二隔离区将所述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；去除所述第二区域和所述第三区域的P-1nP层以及所述第一区域的部分P-1nP层，以在所述第一区域的P-1nP层两侧露出i_光吸收层；去除所述第二区域和所述第三区域的i_光吸收层以及所述第一区域的部分i_光吸收层，以在所述第一区域的i_光吸收层两侧露出N-1nP层；去除所述第二区域和所述第三区域的N-1nP层、晶体过渡层和器件隔离层；去除所述第二区域的部分P-GaAs基区层、部分N-1nGaP发射区层和N+-1nGaAs帽层，以露出部分N-GaAs集电区层以及在所述第二区域的N-1nGaP发射区层两侧露出P-GaAs基区层，并去除所述第三区域的N-1nGaP发射区层、N+-1nGaAs帽层和部分P-GaAs基区层，以露出部分N-GaAs集电区层；在所述第一区域的P-1nP层上形成有第一 P型电极以及所述N-1nP层上形成有第一 N型电极，在所述第二区域的第二 N+-1nGaAs帽层和N-GaAs集电区层上形成有第二 N型电极以及第二 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集电区层上形成第三N型电极以及第三P-GaAs基区层上形成第三P型电极。区别于现有技术的情况，本专利技术的有益效果是:通过在同一衬底上集成InP基PIN光电探测器、InGaP HBT (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是本专利技术实施例基于GaAs的光电集成器件的结构示意图。图2?图7是本专利技术实施例基于GaAs的光电集成器件的制备流程图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描本文档来自技高网...

【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】

【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：发明
国别省市：四川;51