GaAs微电子集成器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种GaAs微电子集成器件。
【背景技术】
[0002]当前，在射频通信技术中，主流的射频接收前端架构为:SAW(声表面波，Surfaceacoustic wave)滤波器+GaAs HBT放大器+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.在组装后需要调试，不利于大批量生产且调试过程中的人为因素的介入会给调试结果引入不确定因素，不利于提升架构质量;2.三种芯片各自独立，没有集成在一起，不利于射频系统的小型化和功能多样性;3.由于需要用到三种芯片，不利于降低成本。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题是提供一种GaAs微电子集成器件，能够实现射频接收前端的器件极集成。
[0004]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GaAs微电子集成器件，包括外延层、第一器件结构层、第二器件结构层与第三器件结构层，所述外延层包括下层的衬底和上层的N-GaAs集电区，所述第一器件结构层、第二器件结构层与第三器件结构层均形成在所述N-GaAs集电区上，且相互通过器件隔离区隔离，所述器件隔离区嵌入延伸至所述N-GaAs集电区内部;所述第一器件结构层包括由下自上依次形成的第一P-GaAs基区、第一N-1nyGai—yP发射区、第一N+-1nzGa1-ZAs帽层、器件隔离层、AlN薄膜层和SAW电极;所述第二器件结构层包括由下自上依次形成的第二P-GaAs基区、第二N-1nyGanP发射区和第二N+-1nzGa1-JVs帽层；所述第三器件结构层包括第三P-GaAs基区；其中，所述第二N+-1nzGahAs帽层上以及所述第二器件结构层和所述第三器件结构层所在区域的N-GaAs集电区上具有N型电极，所述第三P-GaAs基区上以及所述第二 N-1nyGanP发射区两侧的第二 P-GaAs基区上具有P型电极。
[0005 ] 优选地，所述衬底的材料为GaAs、S 1、S i C、GaN、蓝宝石或D i amond。
[0006]优选地，所述N-GaAs集电区的掺杂浓度小于或等于5 X 117Cm-3，厚度为0.5μηι?3μmD
[0007]优选地，所述第一P-GaAs基区、第二P-GaAs基区和第三P-GaAs基区的掺杂浓度大于或等于5 X 1017cm—3，厚度为20nm?500nm。
[0008]优选地，所述第一N-1nyGa1-yP发射区和第二 N-1nyGa1-yP发射区的掺杂浓度大于或等于I X 117Cnf3，厚度为1nm?500nm，其中，y为0.49?0.51。
[0009]优选地，所述第一 N+-1nzGa1-zAs帽层和第二 N+-1nzGa1-zAs帽层的掺杂浓度大于或等于I X 1018cm—3，厚度为10?200nm，其中，z为O?I。
[0010]优选地，所述器件隔离层的厚度为10?200nm，所述器件隔离层的的材料包括AlN或 SiN。
[0011]优选地，所述AlN薄膜层的厚度50?500nm。
[0012]优选地，所述SAW电极的材料为Al、Mo或Ni。
[0013]优选地，所述N型电极和P型电极的接触方式均为欧姆接触。
[0014]区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是:通过将AINSAW滤波器、InGaP HBT放大器以及GaAs PN限幅器集成在同一衬底上，并采用器件隔离区相互隔开，从而能够实现射频接收前端的器件极集成，具有增加芯片功能，提高集成度，简化射频系统架构，降低尺寸和成本等优点。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例GaAs微电子集成器件的结构示意图。
[0016]图2和图3是本发明实施例GaAs微电子集成器件的制作流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0018]参见图1，是本发明实施例GaAs微电子集成器件的结构示意图。本实施例的GaAs微电子集成器件包括外延层1、第一器件结构层2、第二器件结构层3与第三器件结构层4，外延层I包括下层的衬底11和上层的N-GaAs集电区12，第一器件结构层2、第二器件结构层3与第三器件结构层4均形成在N-GaAs集电区12上，且相互通过器件隔离区5隔离，器件隔离区5嵌入延伸至N-GaAs集电区12内部。
[0019]第一器件结构层2包括由下自上依次形成的第一P-GaAs基区21、第一N-1nyGapyP发射区22、第一 N+-1nzGai—zAS帽层23、器件隔离层24、A1N薄膜层25和SAW电极26;第二器件结构层3包括由下自上依次形成的第二P-GaAs基区31、第二N-1nyGa1-yP发射区32和第二N+-1nzGai—zAS帽层33;第三器件结构层4包括第三P-GaAs基区41。
[0020]其中，第二N+-1n2Ga1-ZAs帽层33上以及第二器件结构层3和第三器件结构层4所在区域的N-GaAs集电区12上具有N型电极61，第三P-GaAs基区41上以及第二 N-1nyGai—yP发射区32两侧的第二 P-GaAs基区31上具有P型电极62。
[0021]第一器件结构层2、第二器件结构层3与第三器件结构层4均集成在相同的外延层I上，第一器件结构层2与外延层I构成了AlN SAW器件，第二器件结构层3与外延层I构成了InGaP HBT放大器，第三器件结构层4与外延层I构成了GaAs PN限幅器。
[0022]在本实施例中，衬底11的材料优选为GaAs，当然，也可以为S1、SiC、GaN、蓝宝石或Diamond等材料。衬底11主要起器件支撑作用。
[0023]N-GaAs集电区12的惨杂浓度小于或等于5 X 1017cm—3，厚度为0.5μηι?Symc3N-GaAs集电区12的主要作用是作为InGaP HBT放大器的集电极和GaAs PN限幅器的N结。
[0024]第一 P-GaAs基区21、第二 P-GaAs基区31和第三P-GaAs基区41的掺杂浓度大于或等于5父1017011—3，厚度为2011111?50011111。第二？-6348基区31的主要作用是作为11163? HBT放大器的集电极和GaAs PN限幅器的P结。
[0025]第一N-1nyGapyP发射区22和第二N-1nyGapyP发射区32的掺杂浓度大于或等于I X1017cm—3，厚度为1nm?500nm，其中，y为0.49?0.51。第二 N-1nyGa1-YP发射区32的主要作用是作为InGaP HBT放大器的基极。考虑到晶格匹配的因素，本实施例的y值范围为0.49?0.51。由于存在异质结结构，所以第一N-1nyGa1-yP发射区22和第二N-1nyGa1-yP发射区32掺杂浓度不需要比第一 P-GaAs基区21、第二 P-GaAs基区31和第三P-GaAs基区41的掺杂浓度高。
[0026]第一N+-1n2Ga1-ZAs帽层23和第二N+-1n2Ga1-ZAs帽层33的掺杂浓度大于或等于I X118CHf3，厚度为 10 ?200nm，其中，Z 为O ?I。第一 N+-1nzGa1-zAs 帽层 23 和第二 N+-1nzGa1-zAs 帽层33有利于电极材料的欧姆接触，进一步地，N型电极6