一種GaN集成器件制造技術

本實用新型專利技術提供了一種GaN集成器件。光電集成器件包括由下至上依次形成的GaN襯底、AlN成核層、GaN過渡層、N-GaN集電區層，第一隔離區和第二隔離區將N-GaN集電區層分隔為第一區域、第二區域和第三區域，在第一區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第一P-GaN基區層、第一N型發射區層、第一N+-GaN帽層、器件隔離層、晶體過渡層、N-InP層、i-光吸收層和P-InP層；在第二區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第二P-GaN基區層、第二N型發射區層和第二N+-GaN帽層；在第三區域的N-GaN集電區層上形成有第三P-GaN基區層和第三N型電極。本實用新型專利技術能夠實現PIN光電探測器、跨阻放大器和限幅器高度集成。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及半導體制造
，特別是涉及一種GaN集成器件。
技術介紹
進入二十一世紀以來，社會邁入了超高速發展的信息時代，全球數據業務呈現爆炸式增長，對網絡帶寬的需求增長迅猛，這為電信業務的迅速發展提供了新的挑戰和機遇。目前，主流的光電接收機的接收端架構為：PIN光電探測器+TIA+限幅器，三種獨立的芯片構成一個完整的接收端，但這種架構存在以下問題：1.組裝時需調試，不利于大生產且人為因素的介入引入不確定因素，不利于提升整個組件的質量；2.三款獨立的芯片無法集成，對系統的進一步小型化不利；3.三款獨立的芯片，不利于成本的進一步降低。
技術實現思路
本技術主要解決的技術問題是提供一種GaN集成器件，能夠實現PIN光電探測器、跨阻放大器和限幅器高度集成。為解決上述技術問題，本技術采用的一個技術方案是：提供一種GaN集成器件，包括由下至上依次形成的GaN襯底、AlN成核層、GaN過渡層、N-GaN集電區層；還包括第一隔離區和第二隔離區，所述第一隔離區和所述第二隔離區從所述N-GaN集電區層的上表面嵌入并延伸至所述N-GaN集電區層內部，將所述N-GaN集電區層分隔為第一區域、第二區域和第三區域，所述第二區域位于所述第一隔離區和所述第二隔離區之間。其中，在所述第一區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第一P-GaN基區層、第一N型發射區層、第一N+-GaN帽層、器件隔離層、晶體過渡層、N-InP層、i-光吸收層和P-InP層，所述P-InP層上形成有第一P型電極，所述N-InP層上形成有第一N型電極；在所述第二區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第二P-GaN基區層、第二N型發射區層和第二N+-GaN帽層，所述第二N+-GaN帽層上以及所述第二P-GaN基區層一側的N-GaN集電區層上形成有第二N型電極，所述第二P-GaN基區層上形成有第二P型電極；在所述第三區域的N-GaN集電區層上形成有第三P-GaN基區層和第三N型電極，所述第三P-GaN基區層上形成有第三P型電極。區別于現有技術的情況，本技術的有益效果是：(1)通過外延結構的設計，將InP基PIN光電探測器、GaN基HBT跨阻放大器與GaN基PN限幅器集成在一個芯片，實現整個光接收組件的器件極集成，HBT中PN結可用于限幅器的制作，有利于對后續集成電路輸入端的保護，增加芯片功能，提高集成度，簡化系統結構，降低尺寸和成本；(2)采用GaN半導體材料，GaN具有結構穩定、禁帶寬度寬、異質結遷移率高、工作溫度高等特點，可進一步減少電路保護裝置和制熱散熱系統，進一步提高系統集成度。附圖說明圖1是本技術實施例GaN集成器件的結構示意圖；圖2～圖7是本技術實施例GaN集成器件的制備流程圖。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。請參見圖1，是本技術實施例GaN集成器件的結構示意圖。本技術實施例的GaN集成器件包括由下至上依次形成的GaN襯底1、AlN成核層2、GaN過渡層3、N-GaN集電區層4；還包括第一隔離區5和第二隔離區6，第一隔離區5和第二隔離區6從N-GaN集電區層4的上表面嵌入并延伸至N-GaN集電區層4內部，將N-GaN集電區層4分隔為第一區域A、第二區域B和第三區域C，第二區域B位于第一隔離區5和第二隔離區6之間。第一隔離區5和第二隔離區6的作用是使第一區域A、第二區域B和第三區域C相互絕緣。第一隔離區5和第二隔離區6可以采用注入離子方式或者采用刻蝕工藝形成。其中，在第一區域的N-GaN集電區層4上由下至上依次形成有第一P-GaN基區層11、第一N型發射區層12、第一N+-GaN帽層13、器件隔離層14、晶體過渡層15、N-InP層16、i-光吸收層17和P-InP層18，P-InP層18上形成有第一P型電極P1，N-InP層16上形成有第一N型電極N1；在第二區域的N-GaN集電區層4上由下至上依次形成有第二P-GaN基區層23、第二N型發射區層22和第二N+-GaN帽層21，第二N+-GaN帽層21上以及第二P-GaN基區層23一側的N-GaN集電區層4上形成有第二N型電極N2，第二P-GaN基區層23上形成有第二P型電極P2；在第三區域的N-GaN集電區層4上形成有第三P-GaN基區層31和第三N型電極N3，第三P-GaN基區層31上形成有第三P型電極P3。在本實施例中，第一P型電極P1、第一N型電極N1和第二P型電極P2的數量均為兩個。兩個第一P型電極P1分別位于P-InP層18上的左右兩側，兩個第一N型電極N1分別位于i-光吸收層1717兩側的N-InP層16上，兩個第二P型電極P2分別位于第二N型發射區層22兩側的第二P-GaN基區層23上。第一N型電極N1與N-InP層16之間、第一P型電極P1與P-InP層18之間、第二N型電極N2與第二N+-GaN帽層21和N-GaN集電區層4之間、第二P型電極P2與第二P-GaN基區層23之間、第三N型電極N3與N-GaN集電區層4之間以及第三P型電極P3與第三P-GaN基區層31之間均形成歐姆接觸。GaN襯底1的材料為Si、SiC、GaN、Diamond和藍寶石中的一種或多種，主要作用為基礎支撐。AlN成核層2的厚度為10～500納米，GaN過渡層3的厚度為500～3000納米，摻雜濃度大于或等于5×1017cm-3。N-GaN集電區層4的厚度為0.5～3微米，摻雜濃度小于或等于5×1017cm-3，主要作用是作為HBT器件的集電極。第一P-GaN基區層11、第二P-GaN基區層23和第三P-GaN基區層31的厚度為20～500納米，摻雜濃度小于或等于5×1017cm-3，該三個P-GaN基區層的主要作用是作為HBT器件的基極。第一N型發射區層12和第二N型發射區層22的厚度為10～500納米，摻雜濃度大于或等于1×1017cm-3，且第一N型發射區層12和第二N型發射區層22中的化學式為N-AlyGa1-yN，其中，y為0～0.3，兩個N型發射區層的主要作用是作為HBT器件的基極。第一N+-GaN帽層13和第二N+-GaN帽層21的厚度為10～500納米，摻雜濃度大于或等于1×1018cm-3。兩個N+-GaN帽層的主要作用是利于在HBT器件上制作歐姆接觸電極。器件隔離層14的厚度10～200納米，且器件隔離層14采用的材料為AlN和/或SiN，其主要作用是將PIN光電探測器、跨阻放大器和限幅器分開；晶體過渡層15的厚度為0～100納米，且晶體過渡層15采用的材料為InGaAsP、InGaAs、GaAs和InP中的一種或多種。晶體過渡層15的主要作用是利于InP生長。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種GaN集成器件，其特征在于，包括由下至上依次形成的GaN襯底、AlN成核層、GaN過渡層、N?GaN集電區層；還包括第一隔離區和第二隔離區，所述第一隔離區和所述第二隔離區從所述N?GaN集電區層的上表面嵌入并延伸至所述N?GaN集電區層內部，將所述N?GaN集電區層分隔為第一區域、第二區域和第三區域，所述第二區域位于所述第一隔離區和所述第二隔離區之間；其中，在所述第一區域的N?GaN集電區層上由下至上依次形成有第一P?GaN基區層、第一N型發射區層、第一N+?GaN帽層、器件隔離層、晶體過渡層、N?InP層、i?光吸收層和P?InP層，所述P?InP層上形成有第一P型電極，所述N?InP層上形成有第一N型電極；在所述第二區域的N?GaN集電區層上由下至上依次形成有第二P?GaN基區層、第二N型發射區層和第二N+?GaN帽層，所述第二N+?GaN帽層上以及所述第二P?GaN基區層一側的N?GaN集電區層上形成有第二N型電極，所述第二P?GaN基區層上形成有第二P型電極；在所述第三區域的N?GaN集電區層上形成有第三P?GaN基區層和第三N型電極，所述第三P?GaN基區層上形成有第三P型電極。...

【技術特征摘要】
1.一種GaN集成器件，其特征在于，包括由下至上依次形成的GaN襯底、AlN成核層、GaN過渡層、N-GaN集電區層；還包括第一隔離區和第二隔離區，所述第一隔離區和所述第二隔離區從所述N-GaN集電區層的上表面嵌入并延伸至所述N-GaN集電區層內部，將所述N-GaN集電區層分隔為第一區域、第二區域和第三區域，所述第二區域位于所述第一隔離區和所述第二隔離區之間；
其中，在所述第一區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第一P-GaN基區層、第一N型發射區層、第一N+-GaN帽層、器件隔離層、晶體過渡層、N-InP層、i-光吸收層和P-InP層，所述P-InP層上形成有第一P型電極，所述N-InP層上形成有第一N型電極；在所述第二區域的N-GaN集電區層上由下至上依次形成有第二P-GaN基區層、第二N型發射區層和第二N+-GaN帽層，所述第二N+-GaN帽層上以及所述第二P-GaN基區層一側的N-GaN集電區層上形成有第二N型電極，所述第二P-GaN基區層上形成有第二P型電極；在所述第三區域的N-GaN集電區層上形成有第三P-GaN基區層和第三N型電極，所述第三P-GaN基區層上形成有第三P型電極。
2.根據權利要求1所述的GaN集成器件，其特征在于，所述第一N型電極與所述N-InP層之間、所述第一P型電極與所述P-InP層之間、所述第二N型電極與第二N+-GaN帽層和N-GaN集電區層之間、所述第二P型電極與所述第二P-GaN基區層之間、所述第三N...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳一峰，
申請(專利權)人：成都海威華芯科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51