[发明专利]基于GaAs的光电集成器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种基于GaAs的光电集成器件及其制备方法。

背景技术

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-impedance 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。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于GaAs的光电集成器件及其制备方法，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，本发明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In_XGa_1-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In_YGa_1-YAs，其中，Y为0～1。