[发明专利]用于长波光通信的光电探测器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，具体涉及一种用于长波光通信的光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器的工作原理是基于光电效应，光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

目前商用III-V族或者II-VI族光电探测器制造成本非常高，价格非常昂贵，并且存在与Si CMOS工艺技术不兼容而降低了器件性能等问题，因而IV族材料的光电探测器是一个研究的方向；现在商用IV族材料光电探测器还无法连续探测到1800nm，作为IV族半导体材料的Ge，只覆盖到部分C波段(1530-1565nm)，不能连续覆盖800～1800nm通信波段。

因此，选择何种材料及工艺来制作用于探测800～1800nm连续波段的光电探测器变得尤为重要。

发明内容

为了解决现有光电探测器技术中不能连续覆盖800～1800nm通信波段的问题，本发明提供了一种用于长波光通信的光电探测器的制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的实施例提供了一种用于长波光通信的光电探测器的制备方法，其中，所述制备方法包括：

(a)选取N型Si或SOI衬底；

(b)在所述衬底上生长Ge缓冲层；

(c)在所述Ge缓冲层上生长N型GeSn缓冲层；

(d)在所述GeSn缓冲层上生长GeSn/Ge多量子阱有源层；

(e)在所述GeSn/Ge多量子阱有源层上生长GeSn接触层；

(f)在所述GeSn接触层上采用等离子体化学气相沉积工艺生长SiO₂；

(g)光刻引线以制备所述光电探测器。

在本发明的一个实施例中，所述的Ge缓冲层的厚度为250～300nm。

在本发明的一个实施例中，所述的GeSn缓冲层的厚度为150～200nm。

在本发明的一个实施例中，所述GeSn/Ge多量子阱有源层的层数为10～20层，厚度为250nm～750nm。

在本发明的一个实施例中，所述GeSn接触层厚度为50～80nm。

在本发明的一个实施例中，步骤(b)包括：

(b1)在230～250℃下，利用分子束外延生长工艺，在所述衬底上生长第一Ge缓冲层；

(b2)在470～500℃下，利用分子束外延生长工艺，在所述第一Ge缓冲层表面生长第二Ge缓冲层从而形成所述Ge缓冲层。

在本发明的一个实施例中，步骤(d)包括：

(d1)在280～300℃下，利用分子束外延生长工艺，在所述GeSn缓冲层上生长本征GeSn单晶层；

(d2)在280～300℃下，利用分子束外延生长工艺，在所述本征GeSn单晶层上生长本征Ge层；

(d3)在280～300℃下，利用分子束外延生长工艺，在所述本征Ge层上生长本征GeSn单晶层；

(d4)重复步骤d2、d3得到所述GeSn/Ge多量子阱有源层。

在上述实施例的基础上，所述本征Ge层的厚度为10～15nm；所述本征GeSn单晶层的厚度为15～20nm。

在本发明的一个实施例中，所述GeSn/Ge多量子阱有源层的GeSn单晶层中Sn的组分为2～5％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：兼容了CMOS工艺，克服了暗电流大，低于1800nm连续波段探测问题，且能通过调节多量子阱中GeSn中Sn的组分和调节多量子阱中Ge的厚度以调整带隙结构，从而调节探测范围和探测能力。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种用于长波光通信的光电探测器制备方法流程图；

图2a-图2g为本发明实施例的一种用于长波光通信的光电探测器制备方法示意图；以及

图3为本发明实施例的一种用于长波光通信的光电探测器结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种用于长波光通信的光电探测器的制备方法流程图，其中，所述制备方法包括：

(a)选取N型Si或SOI衬底；

(b)在所述衬底上生长Ge缓冲层；