[發明專利]一種紅外LED及其制備方法

有效

• 申請號: 201710347362.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107123712B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 冉文方
• 申請（專利權）人: 湛江通用電氣有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種紅外LED的制備方法，其特征在于，包括：

(a)選取單晶Si襯底；

(b)在所述單晶Si襯底上生長Ge外延層；

(c)利用激光再晶化工藝處理包括所述單晶Si襯底、所述Ge外延層的整個材料，得到晶化Ge層；

(d)對所述晶化Ge層摻雜形成P型晶化Ge層；

(e)在所述P型晶化Ge層上生長第一Ge阻擋層；

(f)在所述第一Ge阻擋層上生長GeSn層；

(g)在所述GeSn層上生長第二Ge阻擋層；

(h)在所述第二Ge阻擋層上生長Ge層并摻雜形成N型Ge層；

(i)在所述P型晶化Ge層及所述N型Ge層上分別引出電極。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)包括：

(b1)在250℃～350℃溫度下，利用CVD工藝在所述單晶Si襯底上生長厚度為40～50nm的Ge籽晶層；

(b2)在550℃～600℃溫度下，利用CVD工藝在所述Ge籽晶層表面生長厚度為150～250nm的Ge主體層；

(b3)利用CVD工藝在所述Ge主體層表面上生長厚度為100～150nmSiO₂層。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于,步驟(c)包括：

(c1)將包括所述單晶Si襯底、所述Ge籽晶層、所述Ge主體層及所述SiO₂層的整個材料加熱；

(c2)利用激光再晶化工藝處理包括所述單晶Si襯底、所述Ge籽晶層、所述Ge主體層及所述SiO₂層的整個材料；

(c3)自然冷卻所述整個材料；

(c4)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述SiO₂層，形成所述晶化Ge層。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述激光再晶化工藝中的激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kW/cm²，激光移動速度為25mm/s。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(d)包括

(d1)利用離子注入工藝對所述晶化Ge層進行摻雜，形成P型晶化Ge層；

(d2)對包括所述單晶Si襯底及所述P型晶化Ge層的整個材料進行退火處理。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟(e)包括：

在300-350℃溫度下，利用CVD工藝在所述P型晶化Ge層上生長厚度為12-18nm的所述第一Ge阻擋層。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟(f)包括：

在H₂氛圍中350℃溫度以下，以SnCl₄和GeH₄分別作為Sn和Ge源，摻Sn組分為8％，摻Ge組分為92％，生長厚度為150～200nm的所述GeSn層。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(g)包括：

在300-350℃溫度下，利用CVD工藝在所述GeSn層上生長厚度為400-450nm的所述第二Ge阻擋層。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟(i)包括：

(i1)在室溫下，利用刻蝕工藝刻蝕掉包括所述第一Ge阻擋層、所述的GeSn層及所述第二Ge阻擋層的指定區域，露出P型晶化Ge層以作為P型晶化Ge層金屬接觸臺面；

(i2)利用等離子體增強化學氣象淀積工藝，在所述P型晶化Ge層金屬接觸臺面及所述N型Ge層上生長厚度為150～200nm的鈍化層，利用刻蝕工藝選擇性刻蝕掉指定區域的所述鈍化層形成接觸孔；

(i3)利用電子束蒸發工藝，在所述接觸孔區域淀積Cr-Au合金層，形成所述電極。

10.一種紅外LED，其特征在于，包括：單晶Si襯底、P型晶化Ge層、第一Ge阻擋層、GeSn層、第二Ge阻擋層、N型Ge層、及Cr-Au合金電極；其中，所述LED由權利要求1～8任一項所述的方法制備形成；所述LRC工藝的激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kW/cm²，激光移動速度為25mm/s。