[发明专利]脊状型LED

说明书

本发明涉及一种脊状型LED，包括：SOI衬底(101)、改性Ge层(1025)及SiO₂钝化层(106)，所述改性Ge层(1025)及所述SiO₂钝化层(106)依次层叠于所述SOI衬底(101)之上；本发明提供的改性Ge脊状波导型LED因其具有改性Ge脊状波导型LED有源区，使得器件发光效率提升。

技术领域

本发明属半导体器件制备技术领域，特别涉及一种脊状型LED。

背景技术

随着集成电路的不断发展，金属互连信号延迟与功耗的问题愈发突出，高速光互联技术是解决该问题的有效技术手段。实现高速光互联技术，需要解决诸多科学问题。其中，波导型发光器件(LED)集成发光器件与波导，是Si基单片光电集成中的一个重要研究内容。

Ge半导体为间接带隙半导体，通过改性技术(如应力、合金化等)，其可转变为准直接带隙或者直接带隙半导体，应用于Si基波导型LED发光效率高，且与Si工艺兼容，是当前领域内研究、应用的重点。

从目前该器件工艺实现的情况来看，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，进而实现准直接带隙Ge。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，制约了器件性能的提升。

发明内容

为了提高现有发光器件的性能，本发明利用激光再晶化工艺，在SOI衬底上制备位错密度低、高质量直接带隙Ge外延层，形成了一种改性Ge脊状波导型LED。

本发明提供一种脊状型LED，包括：SOI衬底(101)、改性Ge层(102)、本征Ge层(103)及钝化层(104)，所述改性Ge层(102)、所述本征Ge层(103)及所述钝化层(104)依次层叠于所述SOI衬底(101)上。

在本发明提供的一个实施例中，还包括N型Ge区域(105)和P型Ge区域(106)，所述N型Ge区域(105)及所述P型Ge区域(106)分布在所述改性Ge层(102)和所述本征Ge层(103)的两侧。

在本发明提供的一个实施例中，所述N型Ge区域(105)及所述P型Ge区域(106)是通过对所述改性Ge层(102)和所述本征Ge层(103)进行离子注入形成的。

在本发明提供的一个实施例中，还包括负电极(107)及正电极(108)，所述负电极(107)连接所述N型Ge区域(105)，所述正电极(108)连接所述P型Ge区域(106)。

在本发明提供的一个实施例中，所述负电极(107)及所述正电极(108)的材料均为Cr-Au合金。

在本发明提供的一个实施例中，所述改性Ge层(102)是在所述SOI衬底(101)生长Ge外延层之后，通过对所述Ge外延层进行LRC工艺晶化并经过热退火工艺处理后形成的，其中，LRC工艺中激光波长为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。

在本发明提供的一个实施例中，所述本征Ge层(103)的厚度为500～550nm。

在本发明提供的一个实施例中，所述本征Ge层(103)为脊型结构，脊型部分厚度为350nm，宽度为1μm。其中，脊型部分厚度为N型Ge区域与本征Ge层的高度差。

在本发明提供的一个实施例中，所述P型Ge区域(106)的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。

在本发明提供的一个实施例中，所述N型Ge区域(105)的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。