[发明专利]基于横向结构的LED

说明书

本发明涉及一种基于横向结构的LED(10)，包括：SOI衬底(11)；N型Si区域(12)与P型Si区域(13)，设置于所述SOI衬底(11)上部并位于所述SOI衬底(11)的两侧位置处；N型晶化Ge层(14)，设置于所述SOI衬底(11)表面并位于所述N型Si区域(12)与所述P型Si区域(13)的中间位置处；负电极(15)，设置于所述N型Si区域(12)的表面；正电极(16)，设置于所述P型Si区域(13)的表面。本发明纵向结构的LED，利用Si衬底与Ge外延层界面特性好的优势，利用N型Si/张应变Ge/P型Ge纵向结构，极大地提高LED的发光效率。

技术领域

本发明属半导体器件技术领域，特别涉及一种基于横向结构的LED。

背景技术

近年来，为克服大规模集成电路中金属互连信号延迟与功耗的问题， Si光电子技术作为高速光互联中的核心技术，已成为领域内研究发展的热点和重点。高质量的Si基片上光源器件，是实现Si基单片光电集成的一个重要环节。其中，基于低强度张应变结合n型重掺杂改性技术的Ge发光器件，即准直接带隙改性Ge发光器件，其工艺结构与现有Si工艺兼容。

利用Si衬底与Ge外延层之间的热膨胀系数不同，常规工艺过程中采用合理的热退火工艺制度，Si衬底上Ge外延层可以引入低强度张应变。然而，由于Si衬底与Ge外延层之间晶格失配较大，Si衬底上常规工艺制备的Ge外延层位错密度高，且Si衬底与Ge外延层之间的界面特性差，进而影响器件的性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于横向结构的LED。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于横向结构的LED，其中，包括：

SOI衬底(11)；

N型Si区域(12)与P型Si区域(13)，设置于所述SOI衬底(11)上部并位于所述SOI衬底(11)的两侧位置处；

N型晶化Ge层(14)，设置于所述SOI衬底(11)表面并位于所述N型 Si区域(12)与所述P型Si区域(13)的中间位置处；

负电极(15)，设置于所述N型Si区域(12)的表面；

正电极(16)，设置于所述P型Si区域(13)的表面。

在本发明的一个实施例中，所述N型Si区域(12)的掺杂浓度为 1×10¹⁹cm^-3。

在本发明的一个实施例中，所述P型Si区域(13)的掺杂浓度为 1×10¹⁹cm^-3。

在本发明的一个实施例中，所述N型晶化Ge层(14)由Ge籽晶层和 Ge主体层经过晶化处理后形成。

在本发明的一个实施例中，所述Ge籽晶层的厚度为40～50nm。

在本发明的一个实施例中，所述Ge主体层的厚度为150～250nm。

在本发明的一个实施例中，所述晶化处理包括如下步骤：

将包括所述SOI衬底、所述Ge籽晶层、所述Ge主体层的整个衬底材料加热至700℃；

利用激光再晶化工艺(Laserre-crystallization,简称LRC)晶化所述整个衬底材料；其中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；

对所述整个衬底材料进行高温热退火处理以完成所述晶化处理。