[发明专利]一种脊状LED及其制备方法

说明书

本发明涉及一种脊状LED及其制备方法。其中，所述制备方法包括：选取SOI衬底；利用CVD工艺在SOI衬底表面生长Ge外延层；利用CVD工艺在Ge外延层表面生长氧化层；利用LRC工艺晶化Ge外延层形成改性Ge外延层；利用干法刻蚀工艺刻蚀氧化层；在改性Ge外延层表面生长本征Ge层；选择性刻蚀本征Ge层形成脊型结构；在脊型结构的两侧分别注入P离子和B离子形成N型Ge区域和P型Ge区域；制备金属接触电极以完成脊状LED的制备；本发明利用激光再晶化工艺，在SOI衬底上制备位错密度低Ge外延层，并制备高质量直接带隙Ge外延层，然后实现一种脊状LED及其制备方法。

技术领域

本发明属半导体器件制备技术领域，特别涉及一种脊状LED及其制备方法。

背景技术

随着集成电路的不断发展，金属互连信号延迟与功耗的问题愈发突出，高速光互联技术是解决该问题的有效技术手段。实现高速光互联技术，需要解决诸多科学问题。其中，波导型发光器件(LED)集成发光器件与波导，是Si基单片光电集成中的一个重要研究内容。

Ge半导体为间接带隙半导体，通过改性技术(如应力、合金化等)，其可转变为准直接带隙或者直接带隙半导体，应用于Si基波导型LED发光效率高，且与Si工艺兼容，是当前领域内研究、应用的重点。

从目前该器件工艺实现的情况来看，利用Si衬底与Ge外延层之间的热膨胀系数不同，常规工艺过程中采用合理的热退火工艺制度，Si衬底上Ge外延层可以引入低强度张应变，进而实现准直接带隙Ge。然而，由于Si衬底与Ge外延层之间晶格失配较大，Si衬底上常规工艺制备的Ge外延层位错密度高，制约了器件性能的提升。

因此选择何种材料及工艺制备高质量的LED变的尤为重要。

发明内容

为了提高现有发光器件的性能，本发明利用激光再晶化工艺，在SOI衬底上制备位错密度低、高质量直接带隙Ge外延层，然后实现一种脊状LED及其制备方法；本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种脊状LED的制备方法，包括：

(a)选取SOI衬底；

(b)利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺在SOI衬底表面生长Ge外延层；

(c)利用CVD工艺在Ge外延层表面生长氧化层；

(d)利用LRC工艺晶化Ge外延层形成改性Ge外延层；

(e)利用干法刻蚀工艺刻蚀氧化层；

(f)利用CVD工艺在改性Ge外延层表面生长本征Ge层；

(g)选择性刻蚀本征Ge层形成脊型结构；

(h)在脊型结构的两侧分别注入P离子和B离子形成N型Ge区域和P型Ge区域；

(i)制备金属接触电极以完成脊状LED的制备。

在本发明的一个实施例中，步骤(b)包括：

(b1)在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在SOI衬底表面生长厚度为40～50nm的Ge籽晶层；

(b2)在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在Ge籽晶层表面生长厚度为120～150nm的Ge主体层以形成Ge外延层。

在本发明的一个实施例中，步骤(d)包括：

(d1)将包括SOI衬底、Ge外延层及氧化层的整个衬底材料加热至700℃；