[发明专利]n+‑Si/i‑Ge/p+‑Ge结构PIN光电探测器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种n+‑Si/i‑Ge/p+‑Ge结构PIN光电探测器及其制备方法，该方法包括选取P型Si衬底；生长Ge籽晶层；生长Ge主体层；生长Si层；将整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化，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；淀积SiO2保护层；离子注入Si层形成N型掺杂区；在衬底表面淀积Al材料，以形成Ge PIN光电探测器。本发明激光晶化工艺具有选择性高，控制精度准，晶化速度快，工艺步骤简单，工艺周期短，热预算低等优点；通过连续激光辅助晶化Ge/Si虚衬底，可有效降低位错密度和表面粗糙度；Si层不仅作为激光晶化Ge层的保护层，Si层磷离子注入后还可作为Ge PIN光探测器的N区，简化了工艺步骤。

主权项

一种n+‑Si/i‑Ge/p+‑Ge结构PIN光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取掺杂浓度为5×1018cm‑3的P型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70nm第二Si层；S105、将包括所述单晶Si衬底、所述Ge籽晶层、所述Ge主体层及所述第二Si层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用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、利用减压CVD工艺在所述刻蚀区域表面生长厚度为400nmSiO2层；S107、采用离子注入工艺，在第二Si层注入浓度为1×1020cm‑3的磷离子，形成N型Si掺杂区；S108、在600℃氮气环境下热退火30min；S109、利用原子层外延工艺在整个衬底表面局部区域生长厚度为100nm的Al材料，以形成所述n+‑Si/i‑Ge/p+‑Ge结构PIN光电探测器。