[發明專利]波導型GePb紅外光電探測器及其制造方法

有效

• 申請號: 201910243160.1
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN111834486B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）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）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/115;H01L31/028;H01L31/0216;H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

1.一種波導型GePb紅外光電探測器，其特征在于，包括硅襯底以及均位于所述硅襯底表面的波導層和器件結構；所述器件結構包括沿垂直于所述硅襯底的方向依次疊置的下接觸層、第一緩沖層、吸收層、第二緩沖層和上接觸層，所述吸收層的材料為Ge_1-xPb_x，其中，0.001＜x＜0.02，所述吸收層是采用Ge材料的選擇性外延生長與Pb離子注入相結合的方式來形成；所述波導層的材料為硅；所述下接觸層的材料為具有第一摻雜離子的硅材料；所述上接觸層的材料為具有第二摻雜離子的Ge材料，且所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子的導電類型相反；所述波導層與所述下接觸層連接，所述波導層中的光信號通過倏逝波耦合進入所述器件結構，所述波導型GePb紅外光電探測器的探測范圍在3μm以上。

2.根據權利要求1所述的波導型GePb紅外光電探測器，其特征在于，所述第一緩沖層與所述第二緩沖層的材料均為Ge或者SiGe。

3.一種波導型GePb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；

形成波導層于所述硅襯底表面；

形成器件結構于所述硅襯底表面，所述器件結構包括沿垂直于所述硅襯底的方向依次疊置的下接觸層、第一緩沖層、吸收層、第二緩沖層和上接觸層，所述吸收層的材料為Ge_1-xPb_x，其中，0.001＜x＜0.02，所述吸收層是采用Ge材料的選擇性外延生長與Pb離子注入相結合的方式來形成；所述波導層的材料為硅；所述下接觸層的材料為具有第一摻雜離子的硅材料；所述上接觸層的材料為具有第二摻雜離子的Ge材料，且所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子的導電類型相反；所述波導層與所述下接觸層連接，所述波導層中的光信號通過倏逝波耦合進入所述器件結構，所述波導型GePb紅外光電探測器的探測范圍在3μm以上。

4.根據權利要求3所述的波導型GePb紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，所述硅襯底包括沿其軸向方向依次疊置的底層硅、埋氧化層和頂層硅；形成波導層于所述硅襯底表面的具體步驟包括：

刻蝕所述頂層硅，形成所述波導層、并于所述頂層硅中定義出器件區域。

5.根據權利要求4所述的波導型GePb紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，形成器件結構于所述硅襯底表面的具體步驟包括：

于所述器件區域注入第一摻雜離子，形成所述下接觸層；

形成第一緩沖層于所述下接觸層 表面；

形成吸收層于所述第一緩沖層表面；

形成第二緩沖層于所述吸收層表面；

形成上接觸層于所述第二緩沖層表面。

6.根據權利要求5所述的波導型GePb紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，形成吸收層于所述下接觸層表面的具體步驟包括：

沉積Ge材料于所述下接觸層表面，形成預吸收層；

自所述預吸收層背離所述下接觸層的表面注入Pb離子，形成材料為Ge_1-xPb_x的所述吸收層。