基于GaAs的光电集成器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种基于GaAs的光电集成器件。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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 ampl if ier)+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。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型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。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型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、1-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。
[0006]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。
[0007]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 X1017cm-30
[0008]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 X1017cm—3。
[0009]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lX1017cm—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InxGa!—xP，其中，X为0.49?0.51。
[0010]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1 X 1018cm—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ImGai—YAs，其中，丫为0?1。
[0011]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A1N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I nGaAsP、I nGaAs、GaAs 和 I nP 中的一种或多种。
[0012]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lX1018cm—3;所述P-1nP层的厚度为20?500纳米，掺杂浓度大于或等于1 X 1018cm—3。
[0013]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5X 1017cm一3，且所述i_光吸收层采用的材料为InGaAs，InGaAs的化学式为InzGa^As，其中，Z为0.52或0.53ο
[0014]区别于现有技术的情况，本实用新型的有益效果是: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】
[0015]图1是本实用新型实施例基于GaAs的光电集成器件的结构示意图。
[0016]图2?图7是本实用新型实施例基于GaAs的光电集成器件的制备流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]请参见图1，是本实用新型实施例基于GaAs的光电集成器件的结构示意图。本实用新型实施例的基于GaAs的光电集成器件包括GaAs衬底l、N-GaAs集电区层2、第一隔离区3和第二隔离区4。
[0019]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。
[0020]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-1nGaP发射区层12、第一 N+-1nGaAs帽层13、器件隔离层14、晶体过渡层15、N-1nP层16、1-光吸收层17和P-1nP层181-1nP层18上形成有第一 P型电极Pl，N-1nP层16上形成有第一 N型电极N1;在第二区域B的N-GaAs集电区层2上由下至上依次形成有第二 P-GaAs基区层21、第二 N-1nGaP发射区层22和第二 N+-1nGaAs帽层23，第二 N+-1nGaAs帽层23上以及第二P-GaAs基区层21—侧的N-GaAs集电区层2上形成有第二 N型电极N2，第二 P-GaAs基区层21上形成有第二 P型电极P2;在第三区域C的N-GaAs集电区层2上形成有第三P-GaAs基区层31和第三N型电极N3，第三P-GaAs基区层31上形成有第三P型电极P3。在本实施例中，第一P型电极P1、第一 N型电极N1和第二 P型电极P2的数量均为两个。两个第一 P型电极P1分别位于P-1nP层18上的左右两侧，两个第一 N型电极N1分别位于1-光吸收层17两侧的N-1nP层16上，两个第二 P型电极P2分别位于第二 N-1nGaP发射区层22两侧的第二 P-GaAs基区层21上。
[0021]在本实施例中，第一N型电极N1与N-1nP层16之间、第一P型电极P1与P-1nP层18之间、第二N型电极N2与第二N+-1nGaAs帽层23和N-GaAs集电区层2之间、第二P型电极P2与第二P-GaAs基区层21之间、第三N型电极N3与N-GaAs集电区层2之间以及第三P型电极P3与第三P-GaAs基区层31之间均形成欧姆接触。
[0022]6&六8