[发明专利]一种红外LED及其制备方法

权利要求书

1.一种红外LED的制备方法，其特征在于，包括：

(a)选取单晶Si衬底；

(b)在所述单晶Si衬底上生长Ge外延层；

(c)利用激光再晶化工艺处理包括所述单晶Si衬底、所述Ge外延层的整个材料，得到晶化Ge层；

(d)对所述晶化Ge层掺杂形成P型晶化Ge层；

(e)在所述P型晶化Ge层上生长第一Ge阻挡层；

(f)在所述第一Ge阻挡层上生长GeSn层；

(g)在所述GeSn层上生长第二Ge阻挡层；

(h)在所述第二Ge阻挡层上生长Ge层并掺杂形成N型Ge层；

(i)在所述P型晶化Ge层及所述N型Ge层上分别引出电极。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：

(b1)在250℃～350℃温度下，利用CVD工艺在所述单晶Si衬底上生长厚度为40～50nm的Ge籽晶层；

(b2)在550℃～600℃温度下，利用CVD工艺在所述Ge籽晶层表面生长厚度为150～250nm的Ge主体层；

(b3)利用CVD工艺在所述Ge主体层表面上生长厚度为100～150nmSiO₂层。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于,步骤(c)包括：

(c1)将包括所述单晶Si衬底、所述Ge籽晶层、所述Ge主体层及所述SiO₂层的整个材料加热；

(c2)利用激光再晶化工艺处理包括所述单晶Si衬底、所述Ge籽晶层、所述Ge主体层及所述SiO₂层的整个材料；

(c3)自然冷却所述整个材料；

(c4)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO₂层，形成所述晶化Ge层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述激光再晶化工艺中的激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括

(d1)利用离子注入工艺对所述晶化Ge层进行掺杂，形成P型晶化Ge层；

(d2)对包括所述单晶Si衬底及所述P型晶化Ge层的整个材料进行退火处理。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于,步骤(e)包括：

在300-350℃温度下，利用CVD工艺在所述P型晶化Ge层上生长厚度为12-18nm的所述第一Ge阻挡层。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于,步骤(f)包括：

在H₂氛围中350℃温度以下，以SnCl₄和GeH₄分别作为Sn和Ge源，掺Sn组分为8％，掺Ge组分为92％，生长厚度为150～200nm的所述GeSn层。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(g)包括：

在300-350℃温度下，利用CVD工艺在所述GeSn层上生长厚度为400-450nm的所述第二Ge阻挡层。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于,步骤(i)包括：

(i1)在室温下，利用刻蚀工艺刻蚀掉包括所述第一Ge阻挡层、所述的GeSn层及所述第二Ge阻挡层的指定区域，露出P型晶化Ge层以作为P型晶化Ge层金属接触台面；

(i2)利用等离子体增强化学气象淀积工艺，在所述P型晶化Ge层金属接触台面及所述N型Ge层上生长厚度为150～200nm的钝化层，利用刻蚀工艺选择性刻蚀掉指定区域的所述钝化层形成接触孔；

(i3)利用电子束蒸发工艺，在所述接触孔区域淀积Cr-Au合金层，形成所述电极。

10.一种红外LED，其特征在于，包括：单晶Si衬底、P型晶化Ge层、第一Ge阻挡层、GeSn层、第二Ge阻挡层、N型Ge层、及Cr-Au合金电极；其中，所述LED由权利要求1～8任一项所述的方法制备形成；所述LRC工艺的激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s。