[發(fā)明專利]一種紅外LED及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710347362.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107123712B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)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

本發(fā)明涉及一種紅外LED及其制備方法，所述制備方法包括：選取單晶Si襯底；在所述單晶Si襯底上生長Ge外延層；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；對所述晶化Ge層摻雜形成P型晶化Ge層；在所述P型晶化Ge層上生長第一Ge阻擋層；在所述第一Ge阻擋層上生長GeSn層；在所述GeSn層上生長第二Ge阻擋層；在所述第二Ge阻擋層上生長Ge層并摻雜形成N型Ge層；在所述P型晶化Ge層及所述N型Ge層上分別引出電極。本發(fā)明提供的紅外LED，與傳統(tǒng)發(fā)光管相比，工藝簡單、發(fā)光效率高、器件性能可靠。

技術領域

本發(fā)明屬于集成電路技術領域，特別涉及一種紅外LED及其制備方法。

背景技術

近年來，Si基光電集成技術已日趨成熟，Si在地殼中儲量巨大，獲取方便且便宜，其機械強度和熱性質好。以Si襯底為基片，制作光源，便于集成，而且可以降低成本，理論上就能實現(xiàn)光信息高速傳輸。同為IV族元素的Ge材料因其與Si的可集成性及其獨特的能帶結構有望成為Si基光電集成電路中的光源。Ge材料的直接帶隙只比間接帶隙高136meV，Ge的直接帶發(fā)光波長(1550nm)位于C帶，這些特點使得Ge成為Si基IV族光、源中十分理想的材料，但是Ge作為一種間接帶隙材料，直接帶發(fā)光比較弱。理論和實驗表明，通過能帶工程，Ge中引入Sn會使其帶隙收縮，并且Г能谷收縮快于L能谷，當Г能谷位于L能谷之下時，GeSn合金就會成為一種直接帶隙的半導體材料，這種方法可以有效改善Ge的發(fā)光效率。

由于Si與GeSn之間存在著很大的晶格失配問題，制備出的GeSn材料質量往往比較差。一個常見的解決方法是在Si襯底上利用低溫-高溫兩步法生長Ge外延層，再制備GeSn層。但兩步法所制備的Ge外延層位錯密度高和表面粗糙度大，導致在其上生長的GeSn層材料質量差，最終限制了PINGeSn發(fā)光管的性能。。

另外，PINGeSnLED中Ge層的摻雜源會引起GeSn層的無意摻雜，進而影響器件的性能。

發(fā)明內容

因此，為解決現(xiàn)有技術存在的技術缺陷和不足，本發(fā)明提出一種紅外LED及其制備方法。

本發(fā)明的實施例提供了一種紅外LED及其制備方法，所述制備方法包括：

(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(Laserre-crystallization,簡稱LRC)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。

在本發(fā)明的一個實施例中，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。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(c)包括：