[發(fā)明專利]應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810836030.4
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN110767766B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪巍;方青;涂芝娟;曾友宏;蔡艷;王慶;王書曉;余明斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/028;H01L31/18
• 代理公司: 上海盈盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

1.一種應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器，其特征在于，包括硅襯底以及依次層疊于所述硅襯底上的Ge緩沖層和吸收層，所述Ge緩沖層為馳豫Ge材料層或者拉應(yīng)變Ge材料層；

所述吸收層，位于所述Ge緩沖層表面，且與所述Ge緩沖層直接接觸，包括沿垂直于所述硅襯底的方向交替堆疊的拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層與壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層，Si_1-x-yGe_xSn_y的晶格常數(shù)小于Ge，Ge_1-aSn_a的晶格常數(shù)大于Ge，以達到應(yīng)變平衡，從而解除臨界厚度對生長于所述Ge緩沖層上的所述吸收層厚度的限制；其中，0x1，0≤y0.25，0a0.25；

所述壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層的厚度為30nm、Sn組分為8％，所述拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層的厚度為40nm、Sn組分為0、Ge組分為82％，所述吸收層的總厚度為600nm；或者，所述壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層的厚度為30nm、Sn組分為10％，所述拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層的厚度為50nm、Sn組分為2％、Ge組分為76％，所述吸收層的總厚度為900nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器，其特征在于，還包括：

位于所述硅襯底上的下接觸層；

沿垂直于所述硅襯底的方向?qū)盈B于所述吸收層表面的上接觸層；

位于所述下接觸層表面的第一電極；

位于所述上接觸層表面的第二電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器，其特征在于，所述下接觸層為沿垂直于所述硅襯底的方向?qū)盈B于 所述硅襯底與所述Ge緩沖層之間的n-型Si接觸層，所述上接觸層為p-型Ge接觸層。

4.一種應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供硅襯底；

形成Ge緩沖層于所述硅襯底上，所述Ge緩沖層為馳豫Ge材料層或者拉應(yīng)變Ge材料層；

形成吸收層于所述Ge緩沖層表面、且與所述Ge緩沖層直接接觸，所述吸收層包括沿垂直于所述硅襯底的方向交替堆疊的拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層與壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層，Si_1-x-yGe_xSn_y的晶格常數(shù)小于Ge，Ge_1-aSn_a的晶格常數(shù)大于Ge，以達到應(yīng)變平衡，從而解除臨界厚度對生長于所述Ge緩沖層上的所述吸收層厚度的限制；其中，0x1，0≤y0.25，0a0.25；所述壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層的厚度為30nm、Sn組分為8％，所述拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層的厚度為40nm、Sn組分為0、Ge組分為82％，所述吸收層的總厚度為600nm；或者，所述壓應(yīng)變Ge_1-aSn_a層的厚度為30nm、Sn組分為10％，所述拉應(yīng)變Si_1-x-yGe_xSn_y層的厚度為50nm、Sn組分為2％、Ge組分為76％，所述吸收層的總厚度為900nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，形成Ge緩沖層于所述硅襯底上的具體步驟包括：

沉積n-型Si材料層于所述硅襯底表面，形成下接觸層；

沉積Ge材料層于所述下接觸層表面，形成Ge緩沖層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)變平衡GeSn紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，還包括如下步驟：

沉積p-型Ge材料層于所述吸收層表面，形成上接觸層；

沉積第一導(dǎo)電材料于所述下接觸層表面，形成n-電極；

沉積第二導(dǎo)電材料于所述上接觸層表面，形成p-電極。