[发明专利]锗/硅混合集成的波导型光电转换器及其制造方法

权利要求书

1、一种制造Ge/Si混合集成的波导型光电转换器件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

形成包括Si薄层(3)的Si基SOI基片；

使用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法将Si薄层(3)刻蚀或腐蚀成第一脊形或矩形波导(3)；

使用离子注入的方法，将氧离子O⁺注入进Ge基片(6)中、并退火，形成Ge基片中部的GeO₂包层(5)和所述GeO₂包层上的Ge薄层；

使用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法将Ge薄层刻蚀或腐蚀成第二脊形或矩形波导(4)；

使用注入或扩散的方法，在第二脊形或矩形波导(4)的一侧形成p型掺杂区(7)，在第二脊形或矩形波导(4)的另一侧形成n型掺杂区(8)，从而在Ge薄层表面上构成横向p-i-n结构；和

使用倒装焊工艺方法，将第二脊形或矩形波导与第一脊形或矩形波导对准并固定，然后进行加温焊接。

2、根据权利要求1所述的制造Ge/Si混合集成的波导型光电转换器件的方法，其特征在于，所述SOI基片由Si衬底(1)、SiO₂包层(2)、和Si薄层(3)构成。

3、根据权利要求1或2所述的制造Ge/Si混合集成的波导型光电转换器件的方法，其特征在于，采用离子注入或扩散的方法将III族离子注入第二脊形或矩形波导(4)一侧，形成p型掺杂区(7)，采用离子注入或扩散的方法将V族离子注入第二脊形或矩形波导(4)的另一侧，形成n型掺杂区(8)。

4、根据权利要求1或2所述的制造Ge/Si混合集成的波导型光电转换器件的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：

采用金属蒸发的方法在p型掺杂区(7)上制备Al或Al合金电极(9)和在n型掺杂区(8)上制备Al或Al合金电极(10)；和

在第一脊形或矩形波导(3)两侧采用金属蒸发的方法制备金锡合金Au_0.8Sn_0.2薄膜(11，12)。

5、根据权利要求4所述的制造Ge/Si混合集成的波导型光电转换器件的方法，其特征在于，所述倒装焊包括如下步骤：

先将第二脊形或矩形波导两侧的Al或Al合金电极(9)、(10)与第一脊形或矩形波导两侧的金锡合金(11)、(12)分别对准，并使Ge薄层和Si薄层未刻蚀表面相接触和固定；和

将器件整体加热至260～460度之间，对Ge薄层表面的Al或Al合金电极与Si薄层上金锡合金进行倒装焊接。

6、一种Ge/Si混合集成的波导型光电转换器，其特征在于，该光电转换器包括：

具有Si薄层(3)的Si基SOI基片；

第一脊形或矩形波导(3)，所述第一脊形或矩形波导(3)采用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法刻蚀或腐蚀Si薄层而形成；

GeO₂包层(5)及其上的Ge薄层，所述GeO₂包层(5)和Ge薄层采用离子注入的方法将氧离子O⁺注入到Ge基片(6)中并退火而形成；

第二脊形或矩形波导(4)，所述第二脊形或矩形波导(4)采用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法刻蚀或腐蚀Ge薄层而形成，其中在所述第二脊形或矩形波导(4)的一侧形成p型掺杂区(7)，在所述第二脊形或矩形波导(4)的另一侧形成n型掺杂区(8)，由此在Ge薄层表面构成横向p-i-n结构。

7、根据权利要求6所述的Ge/Si混合集成的波导型光电转换器，其特征在于，采取离子注入的方法将III族离子注入进第二脊形或矩形波导(4)的一侧、并退火而形成p型掺杂区(7)，和采取离子注入的方法将V族离子注入进第二脊形或矩形波导(4)的另一侧、并退火而形成n型掺杂区(8)。