[发明专利]具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器，包括：

一SOI衬底；

一二氧化硅层，其制作在SOI层的n型顶层硅上，该二氧化硅层刻蚀有二氧化硅光栅，该二氧化硅光栅为一圆形或矩形结构，在二氧化硅光栅的空隙处制作有本征锗层，在本征锗层上制作有p型锗层，形成基片，所述二氧化硅光栅、本征锗层和p型锗层构成锗/二氧化硅亚波长光栅；

n电极，其制作在SOI衬底的n型顶层硅上；

p电极，其制作在p型锗层上；

一抗反射绝缘介质层，其制作在基片的上表面；

其中该n电极和p电极暴露出抗反射绝缘介质层外。

2.根据权利要求1所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器，其中所述SOI衬底的n型顶层硅材料为n型掺杂，掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3，其晶向为(001)方向。

3.根据权利要求1所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器，其中p型锗层的掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3，与本征锗层和SOI层的n型顶层硅共同构成纵向p-i-n二级管结构或使用n型锗层和p型掺杂顶层硅形成纵向n-i-p二级管结构。

4.根据权利要求1所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器，其中所述构成锗/二氧化硅亚波长光栅中的本征锗层和p型锗层以选择外延的方式生长在n型顶层硅材料上。

5.一种具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在SOI衬底上的n型顶层硅的表面沉积二氧化硅层，该n型顶层硅为n型掺杂；

步骤2：刻蚀二氧化硅层形成二氧化硅光栅，在二氧化硅光栅的空隙处露出n型顶层硅材料；

步骤3：以二氧化硅光栅为掩膜，在二氧化硅光栅的空隙处的n型顶层硅材料上选择外延本征锗层，该本征锗层上制作有p型锗层，该p型锗层为p型掺杂，所述的p型锗层、本征锗层和n型顶层硅形成纵向的p-i-n结构；

步骤4：采用刻蚀的方法，将外延有本征锗层、p型锗层的二氧化硅光栅构成的锗/二氧化硅亚波长光栅刻蚀成圆形或矩形的形状，刻蚀深度到达SOI衬底上的n型顶层硅的表面，形成基片；

步骤5：在基片的表面沉积抗反射绝缘介质层；

步骤6：在n型顶层硅的上面，在抗反射绝缘介质层上开孔，在开孔处制作n电极；

步骤7：在p型锗层上的上面，在抗反射绝缘介质层上开孔，在开孔处制作p电极；

步骤8：退火，完成制备。

6.根据权利要求5所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器的制备方法，其中其中所述SOI衬底的n型顶层硅材料为n型掺杂，掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3，其晶向为(001)方向。

7.根据权利要求1所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器的制备方法，其中p型锗层的掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3，与本征锗层和SOI衬底的n型顶层硅共同构成纵向p-i-n二级管结构或使用n型锗层和p型掺杂顶层硅形成纵向n-i-p二级管结构。

8.根据权利要求1所述的具有亚波长光栅结构的面入射硅基锗光电探测器的制备方法，其中所述构成锗/二氧化硅亚波长光栅中的本征锗层和p型锗层以选择外延的方式生长在n型顶层硅材料上。