[发明专利]具有单片集成结构的光电收发芯片、其制作方法与应用

权利要求书

1.一种具有单片集成结构的光电收发芯片，包括集成设置的发光二极管与光探测器，其特征在于：所述发光二极管与光探测器之间设置有反射镜结构，以及，所述发光二极管与光探测器之间是电学隔离的；

所述反射镜结构用于将所述发光二极管发射的至少部分光线向所述发光二极管的出光面反射，并防止所述发光二极管发射的光线向所述光探测器传输；

所述发光二极管的外延结构包括依次设置的第一接触层、有源区和第二接触层，所述第一接触层与第二接触层具有不同导电类型，所述第一接触层、第二接触层分别与第一欧姆接触结构、第二欧姆接触结构配合，并且所述外延结构中还形成有与第一欧姆接触结构配合的穿孔结构和/或与第二欧姆接触结构配合的穿孔结构，所述发光二极管结构还具有相背对的第一面、第二面，其中所述第一面为与第一接触层相应的发光二极管结构表面，所述第二面与光探测器之间通过金属键合和/或非金属键合方式结合。

2.根据权利要求1所述的具有单片集成结构的光电收发芯片，其特征在于：所述反射镜结构包括金属反射镜、介质膜布拉格反射镜和氮化物布拉格反射镜中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的具有单片集成结构的光电收发芯片，其特征在于：所述光探测器的类型包含p-i-n型、肖特基型、金属-半导体-金属型、雪崩型中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的具有单片集成结构的光电收发芯片，其特征在于：所述发光二极管的出光面上还设置有取光增强的微纳结构。

5.如权利要求1-4中任一项所述具有单片集成结构的光电收发芯片的制作方法，其特征在于包括：

于衬底上形成发光二极管的外延结构，所述外延结构包括依次设置的第一接触层、有源区和第二接触层，所述第一接触层与第二接触层具有不同导电类型；

在所述外延结构上形成与第二接触层配合的第二欧姆接触结构、反射镜结构，再在所述外延结构中制作出与第一欧姆接触结构配合的穿孔结构，其后在所述外延结构上形成绝缘介质膜，且使第一接触层从绝缘介质膜中暴露出，然后制作与第一接触层配合的第一欧姆接触结构，再去除所述衬底，形成发光二极管结构，所述发光二极管结构具有相背对的第一面、第二面，其中所述第一面为与第一接触层相应的发光二极管结构表面；

将所述发光二极管结构的第二面与用于形成光探测器的半导体结构键合，再进行光探测器结构的制作；以及

将所述发光二极管结构与光探测器结构电学隔离，获得具有单片集成结构的光电收发芯片。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于还包括：在去除所述衬底后，于暴露出的第一接触层上制作取光增强的微纳结构。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述第二欧姆接触结构与反射镜结构一体设置。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述第一导电类型、第二导电类型中的任意一者为n型，另一者为p型。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述衬底的材质包括GaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si、MgAl₂O₄中的任意一种或两种以上的组合。

10.如权利要求1-4中任一项具有单片集成结构的光电收发芯片的制作方法，其特征在于包括：

于衬底上形成发光二极管的外延结构，所述外延结构包括依次设置的反射镜结构、第一接触层、有源区和第二接触层，所述第一接触层与第二接触层具有不同导电类型，所述衬底用于制作光探测器结构；

对所述外延结构进行加工，使用于制作光探测器结构的衬底材料暴露，再进行光探测器的制作；

将所述外延结构与光探测器结构电学隔离；以及

在所述外延结构中制作出分别与第一欧姆接触结构、第二欧姆接触结构配合的穿孔结构，然后制作第一欧姆接触结构、第二欧姆接触结构，所述第一欧姆接触结构、第二欧姆接触结构分别与第一接触层、第二接触层配合，获得具有单片集成结构的光电收发芯片。