[发明专利]基于Ge/Si虚衬底的GeSn光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于Ge/Si虚衬底的GeSn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℃，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、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、利用离子注入对晶化Ge层进行硼离子注入，形成P型Ge层，掺杂浓度为5*10¹⁸cm^-3；

S109、在H₂氛围中降温至350℃以下，以SnCl₄和GeH₄分别作为Sn和Ge源且GeH₄和SnCl₄气体流量比为0.95～0.99，在所述P-Ge层表面生长厚度为150～200nm的本征GeSn层；

S110、以N₂作为运载气体，以1％的PH₃作为P掺杂源，在所述GeSn层表面生长厚度为30～50nm的N型Ge层；

S111、使用HCl:H₂O₂:H₂O＝1:1:20的化学溶剂，以100nm/min的速率进行台面刻蚀，刻蚀深度为500nm；

S112、利用等离子增强化学气相淀积工艺，在所述N型Ge层表面淀积厚度为100～120nm的SiO₂钝化层；

S113、利用刻蚀工艺选择性刻蚀指定区域的所述SiO₂钝化层形成接触孔；

S114、利用电子束蒸发工艺淀积厚度为150～200nm的Cr/Au材料；

S115、利用刻蚀工艺选择性刻蚀指定区域的所述Cr/Au材料，并利用CMP工艺进行平坦化处理，以形成所述基于Ge/Si虚衬底的GeSn光电探测器。

2.一种基于Ge/Si虚衬底的GeSn光电探测器，其特征在于，包括：单晶Si衬底、晶化Ge层、本征GeSn层、N型Ge层、SiO₂钝化层及Cr/Au层；其中，所述光电探测器由权利要求1所述的方法制备形成。

3.一种基于Ge/Si虚衬底的GeSn光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

选取Si衬底；

第一温度范围下，在所述Si衬底表面生长Ge籽晶层；

第二温度范围下，在所述Ge籽晶层表面生长Ge主体层；

在所述Ge主体层表面生长第一SiO₂层；

将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；

去除所述第一SiO₂层；

对晶化Ge层进行硼离子掺杂，形成P型晶化Ge层；

在所述P型晶化Ge层表面连续生长本征GeSn层及N型Ge层；

在整个衬底表面生长SiO₂钝化层及Cr/Au层；

利用CMP工艺对整体衬底进行处理后形成所述基于Ge/Si虚衬底的GeSn光电探测器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一温度范围为：275℃～325℃；所述第二温度范围为：500℃～600℃。