[发明专利]一种吸收增强型硅基光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种吸收增强型硅基光电探测器，其特征在于，包括SOI衬底、波导以及SOI衬底上的光电探测器，光电探测器包括P型接触层、吸收层、N型接触层以及位于P型接触层和N型接触层之上的金属电极；所述SOI衬底从下至上为背衬底硅层、压应变氮化硅层以及顶硅层；所述N型接触层由向顶硅层局部区域中注入杂质后转化而来；顶硅层经过刻蚀得到所述波导，波导末端与N型接触层连接；所述SOI衬底中位于N型接触层两侧的顶硅层、压应变氮化硅层以及背衬底硅层上表面部分通过刻蚀去除，从而在吸收层引入拉应变。

2.根据权利要求1所述的吸收增强型硅基光电探测器，其特征在于，所述吸收层由Ge材料构成。

3.根据权利要求1所述的吸收增强型硅基光电探测器，其特征在于，所述压应变氮化硅层应变1GPa到3Gpa。

4.根据权利要求1所述的吸收增强型硅基光电探测器，其特征在于，所述P型接触层为在吸收层上选择性外延生长后离子注入形成的P型Ge接触层。

5.根据权利要求1-3任一所述的吸收增强型硅基光电探测器，其特征在于，所述波导末端宽度大于波导本体宽度。

6.一种吸收增强型硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在硅衬底上注入氢离子；

步骤2、在注入氢离子的硅衬底正面和方面沉积压应变氮化硅；

步骤3、晶圆键合；

步骤4、通过Smart cut与CMP工艺完成背衬底硅层-压应变氮化硅层-顶硅层的SOI衬底制备；

步骤5、在SOI衬底的背衬底硅层表面沉积压一层应变氮化硅；

步骤6、通过光刻及干刻蚀顶硅层制备波导；

步骤7、在波导末端通过光刻定义N型接触层范围，在范围内制备N型接触层；

步骤8、定义光电探测器范围，在N型接触层上选择性外延生长Ge吸收层；

步骤9、在Ge吸收层上选择性外延生长P型Ge接触层。

步骤10、在P型Ge接触层、N型接触层上沉积金属电极，并通过光刻刻蚀形成Ge光电探测器电极；

步骤11、通过光刻定义应力释放区域，刻蚀应力释放区域的顶硅层、压应变氮化硅层以及部分背衬底硅层；

步骤12、去除背衬底硅层表面的压应变氮化硅。

7.根据权利要求5所述的吸收增强型硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，所述光电探测器范围小于N型接触层范围，光电探测器位于N型接触层中部。

8.根据权利要求5或6所述的吸收增强型硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤7中，采用离子注入及高温退火方法制备N型接触层，掺杂浓度为2e19cm-3。

9.根据权利要求7所述的吸收增强型硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤9中，P型Ge接触层的离子掺杂浓度为2e19cm-3。

10.根据权利要求5所述的吸收增强型硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤11中，应力释放区域为N型接触层两侧。