[发明专利]双本征Ge阻挡层GeSn合金PIN光电探测器

摘要

本发明涉及一种双本征Ge阻挡层GeSn合金PIN光电探测器及其制备方法，该方法包括：选取Si衬底；生长Ge籽晶层；生长Ge主体层；生长SiO₂层；将整个衬底材料加热至700℃，采用连续激光工艺晶化，激光波长为808nm，光斑尺寸10mm×1mm，功率为1.5kW/cm²，移动速度为25mm/s，形成晶化Ge层；去除SiO₂层；连续生长N型Ge层、本征Ge阻挡层、本征GeSn层、本征Ge阻挡层、P型Ge层及Si帽层；刻蚀形成台阶，在整体衬底表面生长Ni材料，刻蚀所述Ni材料，最终形成该光电探测器。采用GeSn材料做光电探测器，其速度快，发光效率高，光谱响应范围广，工艺简单，器件的性能优良；另外，双本征Ge阻挡层实现了GeSn层与掺杂的Ge层的分离，从而减少了掺杂对有源层质量的影响。

主权项

1.一种双本征Ge阻挡层GeSn合金PIN光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取单晶Si衬底材料；S102、在275℃～325℃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；S103、在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在在所述Ge籽晶层表面生长厚度为150～250nm的Ge主体层；S104、利用CVD工艺在所述Ge主体层表面上淀积厚度为150nm第一SiO₂层；S105、将包括所述单晶Si衬底、所述Ge籽晶层、所述Ge主体层及所述第一SiO₂层的整个衬底材料加热至700℃，采用连续激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，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，形成晶化Ge层；S106、自然冷却整个衬底材料；S107、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一SiO₂层，以得到Ge/Si虚衬底；S108、在600℃～650℃温度下，在所述晶化Ge层表面淀积厚度为280～300nm的N型Ge层，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^‑3；S109、在400℃温度和0.2Torr压强下，以H₂作为运载气体，GeH₄作为气体源，在所述N型Ge层表面生长厚度15～20nm的本征Ge阻挡层；S110、在H₂氛围中将温度将低至350℃温度，以SnCl₄和GeH₄作为Sn和Ge源，在所述本征Ge层表面生长厚度为250～300nm的GeSn层；S111、在400℃温度和0.2Torr压强下，以H₂作为运载气体，GeH₄作为气体源，在所述GeSn层表面生长厚度为15～20nm的本征Ge阻挡层；S112、以每分钟升高1℃的速度对整个衬底进行升温至600℃，同时稳定GeH₄气体源的压强，在达到600℃后，引入1％的B₂H₆作为B源，在所述Ge阻挡层表面生长厚度为100～150nm的P型Ge层；S113、在300℃～350℃温度下，在所述P型Ge层表面淀积厚度为5～10nm的Si帽层；S114、利用反应离子刻蚀工艺进行对所述Si帽层、所述P型Ge层、所述本征Ge阻挡层、所述GeSn层及所述本征Ge阻挡层进行刻蚀，刻蚀的深度为500nm，形成台阶；S115、利用PECVD工艺在整个衬底表面淀积厚度为200～250nm的SiO₂钝化层；S116、利用刻蚀工艺选择性刻蚀掉指定区域的SiO₂材料形成接触孔；S117、利用电子束蒸发工艺淀积厚度为150～200nm的Ni材料；S118、利用刻蚀工艺刻蚀所述Ni材料以形成所述双本征Ge阻挡层GeSn合金PIN光电探测器。