[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710348022.0
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107221582A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門科銳捷半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/02;H01L33/34
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1.一種發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包括：

S101、選取單晶Si襯底材料；

S102、利用CVD工藝在所述單晶Si襯底上連續(xù)生長40～50nm的第一Ge籽晶層和100～150nm的第二Ge主體層，形成Ge外延層；

S103、利用CVD工藝在所述Ge外延層上淀積100～150nm SiO₂層；

S104、將包括所述單晶Si襯底、所述Ge外延層及所述SiO₂層的整個(gè)襯底材料加熱至700℃，利用LRC工藝晶化所述整個(gè)襯底材料，其中，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；

S105、自然冷卻所述整個(gè)襯底材料；

S106、利用干法刻蝕工藝刻蝕所述SiO₂層，形成激光晶化Ge層；

S107、在300-400℃溫度下，利用CVD工藝在所述激光晶化Ge層上生長400-450nm的Ge層；

S108、利用離子注入工藝對所述激光晶化Ge層和所述Ge層進(jìn)行摻雜，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3，形成P型晶化Ge層，之后進(jìn)行退火；

S109、在H₂氛圍中350℃溫度以下，SnCl₄和GeH₄分別作為Sn源和Ge源，摻Sn組分達(dá)到8％，生長150～200nm的無摻雜的GeSn層；

S110、利用N₂作為運(yùn)載氣體，在350℃溫度以下，PH₃作為P摻雜源，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3，在所述無摻雜的GeSn層上生長40～60nm的N型Ge層結(jié)構(gòu)；

S111、在室溫下，在所述N型Ge層上，使用HCl:H₂O₂:H₂O＝1:1:20的化學(xué)溶劑，以穩(wěn)定速率100nm/min進(jìn)行臺面刻蝕，刻蝕的深度為250nm以內(nèi)，刻蝕到所述P型晶化Ge層，顯現(xiàn)出所述P型晶化Ge層；

S112、利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝，在所述顯現(xiàn)出的所述P型晶化Ge層和所述N型Ge層上淀積150～200nm的SiO₂鈍化層，利用刻蝕工藝選擇性刻蝕SiO₂形成接觸孔；

S113、利用電子束蒸發(fā)工藝在所述接觸孔中淀積150～200nm的Cr或Au層，形成金屬電極。

2.一種發(fā)光二極管，其特征在于，包括：單晶Si襯底、P型晶化Ge層、無摻雜的GeSn層、N型Ge層和金屬電極；其中所述發(fā)光二極管由權(quán)利要求1所述的方法制備形成。

3.一種發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包括：

選取Si襯底；

在所述Si襯底上生長Ge外延層；

在所述Ge外延層上淀積保護(hù)層；

利用LRC工藝對所述Si襯底、所述Ge外延層和所述保護(hù)層進(jìn)行晶化；

刻蝕所述保護(hù)層；

在所述Ge外延層上生長Ge并摻雜形成P型晶化Ge層；

在所述P型晶化Ge層上生長無摻雜的GeSn層；

在所述無摻雜的GeSn層上生長N型Ge層；

制作金屬電極，形成所述發(fā)光二極管。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述Si襯底上生長Ge外延層，包括：

在275℃～325℃溫度下，利用CVD工藝在所述Si襯底上生長40～50nm的Ge籽晶層；

在500℃～600℃溫度下，利用CVD工藝在所述Ge籽晶層表面生長150～250nm的Ge主體層。

5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用LRC工藝對所述Si襯底、所述Ge外延層和所述保護(hù)層進(jìn)行晶化，包括：

將包括所述Si襯底、所述Ge外延層和所述保護(hù)層進(jìn)行晶化的整個(gè)襯底材料加熱至700℃，利用LRC工藝晶化所述整個(gè)襯底材料，所述LRC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；

自然冷卻所述整個(gè)襯底材料。