CN116683280A - 一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件及其制备方法。包括基底；形成在基底上的激光器层结构和HEMT层结构，其间设置有隔离槽；覆盖激光器层结构、HEMT层结构和隔离槽的钝化层；形成在钝化层上的平坦化层，激光器层结构包括依次形成的N型GaN接触层、多层InGaN量子阱有源区和P型GaN接触层；HEMT层结构包括依次形成的掺杂的GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；激光器层结构还包括N型GaN接触层形成的台阶，形成在该台阶上的N型电极，形成在P型GaN接触层上的P型电极；HEMT层结构还包括形成在AlGaN势垒层上的漏极和源极，形成在其间的栅极；平坦化层表面通过过孔与激光器的N型电极电连接的N型电极布线、电连接激光器的P型电极和HEMT的源极电极的连接布线。

Description

一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及微电子技术领域。更具体地，涉及一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件及其制备方法。
背景技术
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的典型代表，它具有禁带宽、击穿电场强度高、饱和电子漂移速度快、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强和化学稳定好等特点，非常适用于紫外探测器件、发光器件、大功率器件和微波功率器件的制备。GaN电子器件主要以高电子迁移率晶体管(HEMT)为主，在GaN和禁带更宽的铝镓氮(AlGaN)所形成的异质结中，极化电场显著调制了能带和电荷的分布，在AlGaN/GaN界面形成具有高迁移率特性的二维电子气(2DEG)，2DEG沟道比体电子沟道更有利于获得强大的电流驱动能力和微波功率放大能力。因此，将GaN HEMT用作驱动开关器件，不仅具有开关速度极高约为几个纳秒的优势，同时还具有大的功率容量、高的导热率、强的耐高温特性以及抗辐照能力等优点。
GaN激光器是重要的光电子器件，基于GaN材料体系(GaN、InGaN和AlGaN)的激光器将半导体激光器的波长扩展到可见光谱和紫外光谱范围，在显示、照明、医疗、通讯和军事等领域具有巨大的应用前景。其中，波长在470nm到540nm之间的蓝绿光在海水中具有较低的吸收系数，因此具有较大的穿透能力，其传播距离可达600米以上。此外，GaN激光器可以实现Gbps级别的数据传输速率，这种高速的优势将保证许多实时应用，在深海探测、潜艇通信与侦测等方向有着广泛应用前景。
使用异质集成的方法将GaN HEMT与GaN激光器单片集成起来，利用HEMT的高压和高速特性控制激光器的开关从而实现激光器的高速信号调制。这种集成方式不仅可以有效的减少系统体积与工艺成本，并且提高了系统的耐压性能和响应性能，也有利于整体系统的稳定性与安全性。
现有的单片集成Ⅲ族氮化物HEMT和GaN激光器的制作方法的缺点较为明显，GaNHEMT和GaN激光器是通过外延生长垂直单片集成在同一衬底上，因此HEMT和激光器的热效应会相互影响，十分不利于散热。而且，GaN激光器和HEMT器件都对热效应十分敏感，这种集成结构无法发挥两个器件的最大性能。此外，两个器件之间也没有进行有效的电气隔离，进而影响了集成器件的稳定性和可靠性。
另外，GaN HEMT与GaN激光器的现有技术中通过粘附材料键合两种器件在同一衬底上，该方法解决了两个器件之间的隔离性差和安全性低的技术问题。但该技术的缺点在于，激光器和HEMT键合后台面高度相差过大，激光器外延结构远高于HEMT结构，这不并利于HEMT的后续栅极工艺，极大影响HEMT器件性能。此外，由于使用了键合方案，该方法无法降低衬底成本，也不利于大规模制造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件及其制备方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件，所述集成器件包括
基底；
形成在基底上的GaN激光器层结构和形成在基底上的GaN HEMT层结构，其间设置有隔离槽；
覆盖所述GaN激光器层结构、所述GaN HEMT层结构和所述隔离槽的钝化层；以及
形成在所述钝化层表面上的平坦化层，其中
所述GaN激光器层结构包括在所述基底上依次形成的N型GaN接触层、多层InGaN量子阱有源区和P型GaN接触层；
所述GaN HEMT层结构包括在所述基底上依次形成的掺杂的GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；
所述GaN激光器层结构进一步包括所述N型GaN接触层形成的台阶，形成在该台阶表面上的N型电极，以及形成在所述P型GaN接触层表面上的P型电极；
所述GaN HEMT层结构进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面上的漏极和源极，以及形成在其间的栅极；
所述平坦化层表面通过过孔与所述GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线、电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT的源极电极的连接布线。
可选地，所述基底包括衬底和形成在衬底上的GaN缓冲层，所述衬底优选硅、SOI、SiC、蓝宝石、金刚石、或自支撑GaN。
可选地，所述GaN激光器为脊波导激光器或微腔激光器。
可选地，所述GaN激光器层结构进一步包括位于所述N型GaN接触层和所述多层InGaN量子阱有源区之间的N型AlGaN光限制层和位于所述多层InGaN量子阱有源区和所述P型GaN接触层之间的P型AlGaN光限制层。
可选地，所述GaN HEMT为增强型GaN HEMT。
可选地，所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3。
可选地，所述GaN HEMT进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面和所述HEMT栅极电极之间的P型GaN盖帽层。
可选地，所述掺杂的GaN缓冲层的厚度使得所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
本发明第二方面提供了一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法，该方法包括
在基底上形成GaN激光器层结构；
在所述激光器层结构进行刻蚀至所述基底暴露用于形成GaN HEMT的区域；
在暴露的基底上外延形成GaN HEMT层结构；
形成位于所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构之间且暴露所述基底的隔离槽，在所述GaN激光器层结构远离所述隔离槽一侧形成暴露GaN激光器N型GaN接触层表面的台阶；
在所得到的结构表面形成钝化层；
形成GaN激光器的N型电极和P型电极，形成GaN HEMT的源极、漏极和栅极；
形成平坦化层；
形成图案化布线层，包括通过过孔与GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线，以及电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT源极的连接布线。
可选地，所述形成GaN HEMT层结构包括
在所述基底上形成掺杂的GaN缓冲层；
在所述掺杂的GaN缓冲层上形成GaN沟道层；和
在所述GaN沟道层上形成AlGaN势垒层；其中
所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3，优选其厚度使所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件，通过使用二次外延选择生长技术将GaN激光器和GaN HEMT横向集成在同一衬底上，并保持两种器件外延结构整体厚度统一，有效降低了后续的工艺难度；同时GaN激光器与GaN HEMT之间独立散热和电气隔离，提高了整个芯片系统的效率和稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法的流程图。
图2示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S1所获得的结构示意图。
图3示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S2所获得的结构示意图。
图4示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S3所获得的结构示意图。
图5示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S4所获得的结构示意图。
图6示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S5所获得的结构示意图。
图7示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S6所获得的结构示意图。
图8示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S7所获得的结构示意图。
图9示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S8所获得的结构示意图。
图10示出本发明实施例提供的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法中S9所获得的结构示意图。
图中：100.衬底，101.GaN缓冲层，110.激光器N型GaN接触层，111.激光器N型AlGaN光限制层，112.激光器InGaN量子阱有源区，113.激光器P型AlGaN光限制层，114.激光器P型GaN接触层，115.激光器P型欧姆电极，116.激光器N型欧姆电极，120.高阻C或Fe掺杂GaN缓冲层，121.HEMT GaN通道层，122.HEMT AlGaN势垒层，123.HEMT P型GaN盖帽层，124.HEMT源极欧姆电极，125.HEMT漏极欧姆电极，126.HEMT栅极肖特基电极，102.钝化层，103.平坦化材料，104.激光器P型电极与HEMT源极连接电极，105.激光器N型电极电镀厚金，106.HEMT漏极电镀厚金，107.HEMT栅极电镀厚金。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
现有的单片集成Ⅲ族氮化物HEMT和GaN激光器的制作方法的缺点较为明显，GaNHEMT和GaN激光器是通过外延生长垂直单片集成在同一衬底上，因此GaN HEMT和GaN激光器的热效应会相互影响，十分不利于散热。而且，GaN激光器和HEMT器件都对热效应十分敏感，这种集成结构无法发挥两个器件的最大性能。此外，两个器件之间也没有进行有效的电气隔离，进而影响了集成器件的稳定性和可靠性。
另外，GaN HEMT与GaN激光器的现有技术中通过粘附材料键合两种器件在同一衬底上，该方法解决了两个器件之间的隔离性差和安全性低的技术问题。但该技术的缺点在于，GaN激光器和GaN HEMT键合后台面高度相差过大，GaN激光器外延结构远高于GaN HEMT结构，这不并利于GaN HEMT的后续栅极工艺，极大影响GaN HEMT器件性能。此外，由于使用了键合方案，该方法无法降低衬底成本，也不利于大规模制造。
有鉴于此，本发明的一个实施例提供了该方法包括在基底上形成GaN激光器层结构；在所述激光器层结构进行刻蚀至所述基底暴露用于形成GaN HEMT的区域；在暴露的基底上外延形成GaN HEMT层结构；形成位于所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构之间且暴露所述基底的隔离槽，在所述GaN激光器层结构远离所述隔离槽一侧形成暴露GaN激光器N型GaN接触层表面的台阶；在所得到的结构表面形成钝化层；形成GaN激光器的N型电极和P型电极，形成GaN HEMT的源极、漏极和栅极；形成平坦化层；形成图案化布线层，包括通过过孔与GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线，以及电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT源极的连接布线。
具体的，所述基底包括衬底和形成在衬底上的GaN缓冲层。
在一个具体的示例中，如图1所示，该方法包括：
S1：通过分子束外延或金属有机气相沉积(MBE或MOCVD)在衬底上外延生长GaN激光器异质结构；
进一步的，如图2所示，所述S1包括使用MBE和MOCVD在形成在衬底100表面的N型掺杂的GaN缓冲层101上直接生长GaN量子阱激光器外延结构层(GaN激光器层结构)，衬底材料包括但不限于硅、硅上绝缘层(SOI)、SiC、蓝宝石、金刚石、自支撑GaN等。外延结构层从下至上包括：N型GaN接触层110，N型掺杂的AlGaN光限制层111，多层InGaN量子阱有源区112，P型掺杂的AlGaN光限制层113，P型高掺杂的GaN接触层114。
需要说明的是，图2所示的外延结构层是一种典型的GaN蓝绿光量子阱激光器结构，在该方案中为示范例。
S2：使用光刻和刻蚀技术将部分外延层刻蚀至GaN缓冲层，以暴露出二次选择性生成的外延窗口；
进一步的，如图3所示，在P型高掺杂的GaN接触层114表面上蒸镀一层150-200nm的二氧化硅(SiO2)作为选择性生长的掩膜，利用光刻和反应离子刻蚀(RIE)技术对SiO2进行图形化处理。再使用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术，将外延层刻蚀至N型掺杂的GaN缓冲层101，从而将二次外延所需的外延窗口200制备出来。
在一种可能的实现方式中，所述形成GaN HEMT层结构包括在所述基底上形成掺杂的GaN缓冲层；在所述掺杂的GaN缓冲层上形成GaN沟道层；和在所述GaN沟道层上形成AlGaN势垒层；其中所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3，优选其厚度使所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
在一个具体的示例中，如图1所示，该方法包括：
S3：在外延窗口选择性生长增强型AlGaN/GaN HEMT外延结构，并将窗口以外的区域进行剥离；
进一步的，如图4所示，利用MBE/MOCVD在外延窗口200进行外延生长增强型HEMT外延结构(GaN HEMT层结构)。增强型HEMT外延结构包括但不限于，高阻C或Fe掺杂GaN缓冲层120，GaN沟道层121，AlGaN势垒层122，P型GaN盖帽层123。外延结束后，使用湿法剥离技术刻蚀掉SiO2生长掩膜，从而将除外延窗口200外的多余外延材料去除，实现选择性生长。
需要注意的是，C或Fe重掺杂GaN缓冲层120的厚度是要根据GaN激光器外延层厚度进行调节，以实现激光器整体外延层厚度与HEMT外延层厚度一致，便于后面的器件工艺。
优选地，C或Fe的掺杂浓度应大于1018cm-3，有效减少HEMT的漏电流并且保证和激光器具备有效的电隔离。
S4：使用ICP技术分别对GaN激光器与GaN HEMT进行台面刻蚀；
进一步的，如图5所示，使用光刻和ICP刻蚀技术，对激光器和HEMT外延层进行刻蚀，刻蚀至GaN缓冲层101，从而去除激光器和HEMT外延界面的不均匀材料并减少电气泄露。再分别进行激光器和HEMT的台面刻蚀，激光器台面刻蚀至N型接触层110。
S5：对GaN激光器脊波导和GaN HEMT的P型GaN盖帽层分别进行刻蚀；
进一步的，如图6所示，利用光刻和ICP刻蚀对激光器的脊波导进行刻蚀。刻蚀后的AlGaN光限制层113和P型高掺杂GaN接触层114形成激光器的脊型波导，刻蚀深度应控制在量子阱有源区112上方100-200nm，该脊型波导宽度在1-3um。随后利用ICP对HEMT器件的P型栅盖帽层123进行刻蚀，GaN盖帽层123长度与HEMT栅长保持一致，刻蚀深度应精准控制为盖帽层123的厚度，降低刻蚀对下层AlGaN势垒层122的损伤。
S6：将GaN激光器和GaN HEMT器件上沉积钝化层，并将GaN激光器P型电极、N型电极和GaN HEMT源极区域、漏极区域进行开窗处理；
进一步的，如图7所示，使用PECVD技术在样品表面沉积SiO2作为钝化层102，厚度在100-200nm。使用光刻和RIE刻蚀技术进行图形化开窗，将激光器区域的P型电极和N型电极接触层，HEMT区域的源极和漏极区域的钝化层去除。
S7：蒸镀GaN激光器的P型电极、N型电极和GaN HEMT源极、漏极；
进一步的，如图8所示，利用光刻、电子束溅射或磁控溅射分别在激光器P型GaN接触层114上蒸镀P型电极115，在N型GaN接触层110上蒸镀N型电极116，在AlGaN势垒层122上蒸镀HEMT源极电极124和漏极电极125，随后进行RTP处理以形成低电阻的欧姆接触电极。
S8：对GaN HEMT的栅极进行开窗和电极蒸镀；
进一步的，如图9所示，利用光刻和刻蚀技术在HEMT栅极区域进行开窗，再利用光刻、蒸镀与剥离技术进行栅极肖特基电极126的制备。
S9：对器件进行平坦化处理与厚电极电镀，通过电镀厚电极将GaN激光器P型电极与GaN HEMT源极相连；
进一步的，如图10所示，对S8处理后的样品进行平坦化材料旋涂、固化烘烤以及平坦化刻蚀，并确保平坦化材料103没有高于激光器的P型电极和HEMT器件电极。利用光刻和刻蚀技术，将激光器N型电极116刻蚀开窗。利用电镀技术，对激光器的P型电极和N型电极，HEMT的源极、漏极和栅极进行厚金电镀。将激光器的P型电极115与HEMT的源极124通过金属104相连，从而实现HEMT对激光器的调制开关功能。
S10：进行后道芯片减薄、激光器解理和端面镀膜处理。
进一步的，对S9处理后的芯片进后道处理，包括通过研磨机将衬底进行减薄至100-120um，从而降低热效应对器件的影响。随后对减薄的芯片进行激光器端面解理，在解理面分别蒸镀高反射和增透膜系从而增加激光器出光功率。
本实施例通过使用二次外延选择生长技术将GaN激光器和GaN HEMT横向集成在同一衬底上，并保持两种器件外延结构整体厚度统一，有效降低了后续的工艺难度；同时GaN激光器与GaN HEMT之间独立散热和电气隔离，提高了整个芯片系统的效率和稳定性。
本发明的另一个实施例提供了所述集成器件包括基底；形成在基底上的GaN激光器层结构和形成在基底上的GaN HEMT层结构，其间设置有隔离槽；覆盖所述GaN激光器层结构、所述GaN HEMT层结构和所述隔离槽的钝化层；以及形成在所述钝化层表面上的平坦化层，其中所述GaN激光器层结构包括在所述基底上依次形成的N型GaN接触层、多层InGaN量子阱有源区和P型GaN接触层；所述GaN HEMT层结构包括在所述基底上依次形成的掺杂的GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；所述GaN激光器层结构进一步包括所述N型GaN接触层形成的台阶，形成在该台阶表面上的N型电极，以及形成在所述P型GaN接触层表面上的P型电极；所述GaN HEMT层结构进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面上的漏极和源极，以及形成在其间的栅极；所述平坦化层表面通过过孔与所述GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线、电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT的源极电极的连接布线。
本实施例通过使用二次外延选择生长技术将GaN激光器和GaN HEMT横向集成在同一衬底上，并保持两种器件外延结构整体厚度统一，有效降低了后续的工艺难度；同时GaN激光器与GaN HEMT之间独立散热和电气隔离，提高了整个芯片系统的效率和稳定性。
在一种可能的实现方式中，所述基底包括衬底和形成在衬底上的GaN缓冲层，所述衬底优选硅、SOI、SiC、蓝宝石、金刚石、或自支撑GaN。
在一个具体的示例中，如图1所示，所述基底包括衬底100和N型掺杂的GaN缓冲层101。
在一种可能的实现方式中，所述GaN激光器为脊波导激光器、垂直腔面发射激光器或微腔激光器。
需要说明的是，如图2所示的外延层结构是一种典型的GaN蓝绿光量子阱激光器结构，在该方案中仅为示范例。
在一种可能的实现方式中，所述GaN激光器层结构进一步包括位于所述N型GaN接触层和所述多层InGaN量子阱有源区之间的N型AlGaN光限制层和位于所述多层InGaN量子阱有源区和所述P型GaN接触层之间的P型AlGaN光限制层。
在一个具体的示例中，如图2所示，所述GaN激光器层结构从下至上包括激光器N型GaN接触层110，N型掺杂的AlGaN光限制层111，多层InGaN量子阱有源区112，P型掺杂AlGaN光限制层113。
进一步的，如图2所示，形成在所述P型掺杂AlGaN光限制层113上的P型高掺杂GaN接触层114。
在一种可能的实现方式中，所述GaN HEMT为增强型GaN HEMT。
本实施例可实现大规模生成的GaN上异质集成，通过利用二次选择性生长外延技术，使得两种器件横向集成在衬底上，从而实现可耐高频、高压和高稳定性的GaN激光器直调集成芯片。
在一种可能的实现方式中，所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3。
在一个具体的示例中，如图4所示，增强型HEMT外延结构包括但不限于高阻C或Fe掺杂GaN缓冲层120。本实施例能够有效减少GaN HEMT的漏电流并且保证和GaN激光器具备有效的电隔离。
在一种可能的实现方式中，所述GaN HEMT进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面和所述HEMT栅极电极之间的P型GaN盖帽层。
在一个具体的示例中，如图4所示，增强型HEMT外延结构包括但不限于P型GaN盖帽层123。
进一步的，增强型GaN HEMT结构使用的是P型GaN盖帽层来消耗GaN HEMT结构中的2DEG，实现GaN HEMT器件的常关。
在一些可选的示例中，可替代的增强型GaN HEMT实现方案包括用凹栅或F注入的方法。
在一种可能的实现方式中，所述掺杂的GaN缓冲层的厚度使得所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
在一个具体的示例中，如图4所示，C或Fe重掺杂GaN缓冲层120的厚度是要根据激光器外延层厚度进行调节，以实现激光器整体外延层厚度与HEMT外延层厚度一致。
本实施例通过使用二次外延选择生长技术将GaN激光器和GaN HEMT横向集成在同一衬底上，并保持两种器件外延结构整体厚度统一，有效降低了后续的工艺难度；同时GaN激光器与GaN HEMT之间独立散热和电气隔离，提高了整个芯片系统的效率和稳定性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种GaN激光器和GaN HEMT的集成器件，其特征在于，所述集成器件包括
基底；
形成在基底上的GaN激光器层结构和形成在基底上的GaN HEMT层结构，其间设置有隔离槽；
覆盖所述GaN激光器层结构、所述GaN HEMT层结构和所述隔离槽的钝化层；以及
形成在所述钝化层表面上的平坦化层，其中
所述GaN激光器层结构包括在所述基底上依次形成的N型GaN接触层、多层InGaN量子阱有源区和P型GaN接触层；
所述GaN HEMT层结构包括在所述基底上依次形成的掺杂的GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；
所述GaN激光器层结构进一步包括所述N型GaN接触层形成的台阶，形成在该台阶表面上的N型电极，以及形成在所述P型GaN接触层表面上的P型电极；
所述GaN HEMT层结构进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面上的漏极和源极，以及形成在其间的栅极；
所述平坦化层表面通过过孔与所述GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线、电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT的源极电极的连接布线。
2.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述基底包括衬底和形成在衬底上的GaN缓冲层，所述衬底优选硅、SOI、SiC、蓝宝石、金刚石、或自支撑GaN。
3.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述GaN激光器为脊波导激光器或微腔激光器。
4.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述GaN激光器层结构进一步包括位于所述N型GaN接触层和所述多层InGaN量子阱有源区之间的N型AlGaN光限制层和位于所述多层InGaN量子阱有源区和所述P型GaN接触层之间的P型AlGaN光限制层。
5.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述GaN HEMT为增强型GaN HEMT。
6.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3。
7.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述GaN HEMT进一步包括形成在所述AlGaN势垒层表面和所述HEMT栅极电极之间的P型GaN盖帽层。
8.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述掺杂的GaN缓冲层的厚度使得所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
9.一种根据权利要求1所述的GaN激光器和GaN HEMT的集成器件的制备方法，其特征在于，该方法包括
在基底上形成GaN激光器层结构；
在所述激光器层结构进行刻蚀至所述基底暴露用于形成GaN HEMT的区域；
在暴露的基底上外延形成GaN HEMT层结构；
形成位于所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构之间且暴露所述基底的隔离槽，在所述GaN激光器层结构远离所述隔离槽一侧形成暴露GaN激光器N型GaN接触层表面的台阶；
在所得到的结构表面形成钝化层；
形成GaN激光器的N型电极和P型电极，形成GaN HEMT的源极、漏极和栅极；
形成平坦化层；
形成图案化布线层，包括通过过孔与GaN激光器的N型电极电连接的N型电极布线，以及电连接所述GaN激光器的P型电极和所述GaN HEMT源极的连接布线。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述形成GaN HEMT层结构包括
在所述基底上形成掺杂的GaN缓冲层；
在所述掺杂的GaN缓冲层上形成GaN沟道层；和
在所述GaN沟道层上形成AlGaN势垒层；其中
所述掺杂的GaN缓冲层为C或Fe掺杂的GaN缓冲层，优选掺杂浓度大于1018cm-3，优选其厚度使所述GaN激光器层结构和所述GaN HEMT层结构的上表面大体齐平。
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