[实用新型]一种共享型VCSEL与HBT集成结构

说明书

一种共享型VCSEL与HBT集成结构，属于化合物半导体材料及器件技术领域。所述结构中VCSEL与HBT共享n型InGaP发射区、p型GaAs基区和n型GaAs集电区，且VCSEL与HBT在竖直方向形成串联来减小芯片面积。利用湿法腐蚀刻蚀至n型InGaP腐蚀阻挡层，再利用湿法氧化形成环形氧化以提供电流和光场限制，再依次刻蚀n型InGaP腐蚀阻挡层、n型GaAs集电区和p型GaAs基区，依次在p型GaAs基区和n型InGaP发射区制作基极电极和发射极电极，再利用BCB填充刻蚀沟槽，再制作VCSEL p面电极。VCSEL与HBT在竖直方向形成串联减小了芯片面积。

技术领域

本实用新型属于化合物半导体材料及器件技术领域，具体设计一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)和异质结双极型晶体管(HBT)的结构。

背景技术

VCSEL是一种出射光垂直于衬底表面的的半导体激光器，具有以下优点：圆形光斑易于光纤耦合；阈值电流小能耗低；腔长短能够实现单纵模工作；具有较高的弛豫振荡频率能够得到较大的调制带宽；可以在片测试节省测试成本。HBT作为激光器调制电路的主要器件之一，具有功率密度高、电流增益大、相位噪声低和线性度好等优点。通常是将VCSEL与驱动电路分开，这大大增加了成本。在未审查公开专利申请104752952中，将VCSEL与HBT简单的集成在同一衬底上，VCSEL与HBT形成并联结构，不利于减小芯片面积成本。因此将VCSEL与HBT共享结构，且VCSEL与HBT在竖直方向形成串联可减小芯片面积，降低成本。在美国公开专利申请1993/5216686中提供了一种HBT与VCSEL集成结构，但由于无InGaP腐蚀阻挡层，因此刻蚀深度很难控制，成品率较低；且无氧化限制层，不能提供很好的电流和光场限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种共享型VCSEL与HBT集成结构与制作方法，减小集成芯片面积，提高成品率，降低成本。

本实用新型为实现以上目的，采用的技术方案如下：

一种共享性VCSEL与HBT集成结构，其特征在于：VCSEL与HBT共享了n型InGaP发射区、p型GaAs基区和n型GaAs集电区，其结构自上而下依次为p型GaAs帽层、p型AlGaAs/AlGaAs上DBR、Al_0.98Ga_0.02As氧化层和Al_xO_y复合层、InGaAs/AlGaAs量子阱、上下限制层、n型InGaP腐蚀阻挡层、n型GaAs集电区组成的圆柱结构，Al_0.98Ga_0.02As氧化层和Al_xO_y复合层：Al_0.98Ga_0.02As氧化层为圆中心，Al_xO_y在Al_0.98Ga_0.02As氧化层外环；n型GaAs集电区的下层依次为p型GaAs基区、n型InGaP发射区，p型GaAs基区的一侧延长长于n型GaAs集电区，其上为基极电极；n型InGaP发射区的一侧延长长于p型GaAs基区，其上有发射极电极；n型InGaP发射区的向下的下层依次为非故意掺杂AlGaAs/AlAs下DBR、非故意掺杂GaAs缓冲层、半绝缘GaAs衬底；非故意掺杂AlGaAs/AlAs下DBR的上面除了n型InGaP发射区外，为平坦化填充材料BCB，平坦化填充材料BCB向上的上面与p型GaAs帽层齐平；在平坦化填充材料BCB向上的上面与p型GaAs帽层上均设有p面电极。

上述方案中，所述的非故意掺杂GaAs缓冲层用于抑制半绝缘GaAs衬底中的位错向外延层中延伸，厚度优选为1000nm。

上述方案中，所述的非故意掺杂AlGaAs/AlAs下DBR，由30.5对λ₀/4光学厚度的Al_0.12Ga_0.88As/AlAs构成，总厚度优选为3988nm，掺杂浓度为2e¹⁸cm^-3。