一种GaN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GaN集成器件。
【背景技术】
[0002]进入二十一世纪以来，社会迈入了超高速发展的信息时代，全球数据业务呈现爆炸式增长，对网络带宽的需求增长迅猛，这为电信业务的迅速发展提供了新的挑战和机遇。
[0003]目前，主流的光电接收机的接收端架构为:PIN光电探测器+TIA+限幅器，三种独立的芯片构成一个完整的接收端，但这种架构存在以下问题:1.组装时需调试，不利于大生产且人为因素的介入引入不确定因素，不利于提升整个组件的质量;2.三款独立的芯片无法集成，对系统的进一步小型化不利;3.三款独立的芯片，不利于成本的进一步降低。
【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GaN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GaN集成器件，包括由下至上依次形成的GaN衬底、AlN成核层、GaN过渡层、N-GaN集电区层;还包括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-GaN集电区层的上表面嵌入并延伸至所述N-GaN集电区层内部，将所述N-GaN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。
[0006]其中，在所述第一区域的N-GaN集电区层上由下至上依次形成有第一P-GaN基区层、第一 N型发射区层、第一 N+-GaN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-GaN集电区层上由下至上依次形成有第二 P-GaN基区层、第二 N型发射区层和第二 N+-GaN帽层，所述第二 N+-GaN帽层上以及所述第二 P-GaN基区层一侧的N-GaN集电区层上形成有第二 N型电极，所述第二 P-GaN基区层上形成有第二 P型电极;在所述第三区域的N-GaN集电区层上形成有第三P-GaN基区层和第三N型电极，所述第三P-GaN基区层上形成有第三P型电极。
[0007]区别于现有技术的情况，本实用新型的有益效果是:
[0008](I)通过外延结构的设计，将InP基PIN光电探测器、GaN基HBT跨阻放大器与GaN基PN限幅器集成在一个芯片，实现整个光接收组件的器件极集成，HBT中PN结可用于限幅器的制作，有利于对后续集成电路输入端的保护，增加芯片功能，提高集成度，简化系统结构，降低尺寸和成本；
[0009](2)采用GaN半导体材料，GaN具有结构稳定、禁带宽度宽、异质结迀移率高、工作温度高等特点，可进一步减少电路保护装置和制热散热系统，进一步提高系统集成度。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型实施例GaN集成器件的结构示意图；
[0011]图2?图7是本实用新型实施例GaN集成器件的制备流程图。
【具体实施方式】
[0012]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。
[0013]请参见图1，是本实用新型实施例GaN集成器件的结构示意图。本实用新型实施例的GaN集成器件包括由下至上依次形成的GaN衬底1、A1N成核层2、GaN过渡层3、N-GaN集电区层4;还包括第一隔离区5和第二隔离区6，第一隔离区5和第二隔离区6从N-GaN集电区层4的上表面嵌入并延伸至N-GaN集电区层4内部，将N-GaN集电区层4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5和第二隔离区6之间。第一隔离区5和第二隔离区6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5和第二隔离区6可以采用注入离子方式或者采用刻蚀工艺形成。
[0014]其中，在第一区域的N-GaN集电区层4上由下至上依次形成有第一P-GaN基区层11、第一 N型发射区层12、第一 N+-GaN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18，P-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NI;在第二区域的N-GaN集电区层4上由下至上依次形成有第二 P-GaN基区层23、第二 N型发射区层22和第二 N+-GaN帽层21，第二 N+-GaN帽层21上以及第二 P-GaN基区层23—侧的N-GaN集电区层4上形成有第二 N型电极N2，第二 P-GaN基区层23上形成有第二 P型电极P2;在第三区域的N-GaN集电区层4上形成有第三P-GaN基区层31和第三N型电极N3，第三P-GaN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NI和第二P型电极P2的数量均为两个。两个第一 P型电极Pl分别位于P-1nP层18上的左右两侧，两个第一 N型电极NI分别位于1-光吸收层1717两侧的N-1nP层16上，两个第二 P型电极P2分别位于第二 N型发射区层22两侧的第二P-GaN基区层23上。
[0015]第一 N型电极NI与N-1nP层16之间、第一 P型电极Pl与P-1nP层18之间、第二 N型电极N2与第二N+-GaN帽层21和N-GaN集电区层4之间、第二P型电极P2与第二P-GaN基区层23之间、第三N型电极N3与N-GaN集电区层4之间以及第三P型电极P3与第三P-GaN基区层31之间均形成欧姆接触。
[0016]GaN衬底I的材料为S1、SiC、GaN、Diamond和蓝宝石中的一种或多种，主要作用为基础支撑。
[0017]AlN成核层2的厚度为10?500纳米，GaN过渡层3的厚度为500?3000纳米，掺杂浓度大于或等于5 X 117Cm-3。
[0018]N-GaN集电区层4的厚度为0.5?3微米，掺杂浓度小于或等于5 X 1017cm-3，主要作用是作为HBT器件的集电极。
[0019]第一 P-GaN基区层11、第二 P-GaN基区层23和第三P-GaN基区层31的厚度为20?500纳米，掺杂浓度小于或等于5 X 1017cm-3，该三个P-GaN基区层的主要作用是作为HBT器件的基极。
[0020]第一N型发射区层12和第二 N型发射区层22的厚度为10?500纳米，掺杂浓度大于或等于IX 1017cm-3，且第一 N型发射区层12和第二 N型发射区层22中的化学式为N-AlyGa1-yN，其中，y为O?0.3，两个N型发射区层的主要作用是作为HBT器件的基极。
[0021]第一 N+-GaN帽层13和第二 N+-GaN帽层21的厚度为10?500纳米，掺杂浓度大于或等于I X 1018cm-3。两个N+-GaN帽层的主要作用是利于在HBT器件上制作欧姆接触电极。
[0022]器件隔离层14的厚度10?200纳米，且器件隔离层14采用的材料为AlN和/或SiN，其主要作用是将PIN光电探测器、跨阻放大器和限幅器分开;晶体过渡层15的厚度为O?100纳米，且晶体过渡层15采用的材料为InGaAsP、InGaAs、GaAs和InP中的一种或多种。晶体过渡层15的主要作用是利于InP生长。
[0023]N-1nP层16的厚度为50?500纳米，掺杂浓度大于或等于lX1018cm-3;P-1nP层18的厚度为20?500纳米，掺杂浓度大于或等于I X 1018cm-3o
[0024]1-光吸收层17的厚度为50?500纳米，掺杂浓度小于或等于5 X 1017cm-3，且1-光吸收层17米用的材料为1加.536&().47厶8或者In0.52Al0.48As。
[0025]本实用新型实施例还提供一种GaN集成器件的制备方法，请参见图2至图7，该制备方法包括以下步骤:
[0026]步骤一:在GaN衬底I上由下而上依次形成AlN成核层2、GaN过渡层3、N_GaN集电区层4、P-GaN基区层10、N型发射区层20、N+-GaN帽层30、器件隔离层40、晶体过渡层50、N-1nP层60、i_光吸收层70和P-1nP层80。
[0027]其中，如图2所示，GaN衬底1、AIN成核层2、GaN过渡