[发明专利]一种光电集成器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光电集成器件及其制备方法，包括：选取n型掺杂Si衬底；在衬底上依次生长n型掺杂Ge层、p型掺杂Si层、保护层；刻蚀保护层、p型掺杂Si层、n型掺杂Ge层形成依次隔离的发光器件区域、波导区域、探测器区域；在波导区域上及两侧淀积波导SiN膜；在衬底上、探测器区域上及两侧淀积探测器SiN膜；在发光器件区域上、衬底上、探测器SiN膜上形成电极，以完成光电集成器件的制备。本发明实施例通过使用Si基改性Ge材料，在同层实现发光器件、波导以及探测器的集成形成光电集成器件，该光电集成器件的光学和电子器件间工艺易兼容，且结构新颖、集成度高、生产成本低、工艺周期短。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种光电集成器件及其制备方法。

背景技术

光电集成概念提出至今已有二十多年的历史。随着光通信、光信息处理、光计算、光显示等学科的发展，人们对具有体积小、重量轻、工作稳定可靠、低功耗、高速工作的光电子集成产生浓厚的兴趣，加之材料科学和先进制造技术的进展，使它在单一结构或单片衬底上集成光学、光/电和电子元件成为可能，并构成具有单一功能或多功能的光电子集成电路(OEIC,Optoelectronic Integrated Circuit)。

现有制备工艺为把各种光子和电子元件集成在同一衬底上，要选择满足两种元件性能要求的材料。为了使不同材料互补，按要求进行优化组合，发展出一种复合衬底材料，即利用异质外延技术，在一种衬底材料上外延另一种衬底材料薄膜，如在硅片上异质外延砷化镓单晶薄膜，在衬底的硅面制作电子元件，在砷化镓薄膜上制作光子元件。但制备形成的光学和电子器件间结构不易兼容，生产成本高且工艺周期较长，制约着其进一步的发展。

因此，制备一种使光学和电子器件间结构易兼容的光电集成器件就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光电集成器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种光电集成器件的制备方法，包括：

选取n型掺杂Si衬底；

在所述衬底上依次生长n型掺杂Ge层、p型掺杂Si层、保护层；

刻蚀所述保护层、所述p型掺杂Si层、所述n型掺杂Ge层形成依次隔离的发光器件区域、波导区域、探测器区域；

在所述波导区域上及两侧淀积波导SiN膜；

在所述衬底上、所述探测器区域上及两侧淀积探测器SiN膜；

在所述发光器件区域上、所述衬底上、所述探测器SiN膜上形成电极，以完成所述光电集成器件的制备。

在本发明的一个实施例中，在所述衬底上依次生长n型掺杂Ge层、p型掺杂Si层、保护层包括：

在310℃-330℃温度条件下，利用CVD工艺在所述衬底上外延生长所述n型掺杂Ge层，掺杂浓度为10¹⁹cm^-3；

在850℃温度条件下，对所述n型掺杂Ge层进行退火；

在275℃-325℃温度条件下，利用CVD工艺在所述n型掺杂Ge层上生长所述p型掺杂Si层，掺杂浓度为10²⁰cm^-3；

利用LPCVD工艺在所述p型掺杂Si层上淀积所述保护层。

在本发明的一个实施例中，刻蚀所述保护层、所述p型掺杂Si层、所述n型掺杂Ge层形成依次隔离的发光器件区域、波导区域、探测器区域包括：

利用干法刻蚀工艺通入HF刻蚀所述保护层和所述p型掺杂Si层；