[发明专利]一种横向PiN结构GeSn光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种横向PiN结构GeSn光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

选取Si衬底；

在所述Si衬底表面连续生长Ge晶籽层和Ge主体层；

在所述Ge主体层表面制备第一保护层；

对整个衬底进行加热，并采用激光工艺晶化整个衬底，冷却后使所述Ge晶籽层和所述Ge主体层形成晶化Ge层；

刻蚀第一指定位置处的所述第一保护层，并利用离子注入工艺对所述第一指定位置处的所述晶化Ge层进行离子注入形成P型掺杂区；

去除剩余的所述第一保护层，重新淀积第二保护层；刻蚀第二指定位置处的所述第二保护层，并利用离子注入工艺对所述第二指定位置处的所述晶化Ge层进行离子注入形成N型掺杂区以在所述晶化Ge层中形成横向P-i-N结构；

去除整个衬底表面的剩余所述第二保护层，并在所述晶化Ge层的i区位置表面生长GeSn层；

在所述晶化Ge层的所述P型掺杂区和N型掺杂区表面形成接触区从而形成所述GeSn光电探测器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述Si衬底表面连续生长Ge晶籽层和Ge主体层，包括：

在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述Si衬底表面生长厚度为40～50nm的所述Ge籽晶层；

在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在所述Ge籽晶层表面生长厚度为150～250nm的所述Ge主体层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对整个衬底进行加热，并采用激光工艺晶化整个衬底，冷却后使所述Ge晶籽层和所述Ge主体层形成晶化Ge层，包括：

将包括所述Si衬底、所述Ge晶籽层、所述Ge主体层及所述保护层的整个衬底加热至650℃-750℃；

采用激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s对整个衬底进行晶化处理，自然冷却后形成所述晶化Ge层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀第一指定位置处的所述保护层，并利用离子注入工艺对所述第一指定位置处的所述晶化Ge层进行离子注入形成P型掺杂区，包括：

采用第一掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀掉所述第一指定位置处的所述保护层以暴露出所述晶化Ge层；

利用离子注入工艺对所述第一指定位置处的晶化Ge层进行B离子注入以在所述晶化Ge层形成所述P型掺杂区。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，刻蚀第二指定位置处的所述保护层，并利用离子注入工艺对所述第二指定位置处的所述晶化Ge层进行离子注入形成N型掺杂区以在所述晶化Ge层中形成横向P-i-N结构，包括：

采用第二掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀掉所述第二指定位置处的所述保护层以暴露出所述晶化Ge层；

利用离子注入工艺对所述第二指定位置处的晶化Ge层进行P离子注入以在所述晶化Ge层形成所述N型掺杂区，最终在所述晶化Ge层中形成所述横向P-i-N结构。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，去除整个衬底表面的剩余所述保护层，并在所述晶化Ge层的i区位置表面生长GeSn层，包括：

去除整个衬底表面的剩余所述保护层；

采用退火工艺对所述晶化Ge层进行退火处理以激活所述晶化Ge层中所述N型掺杂区和所述P型掺杂区中的杂质；

采用第三掩膜版，在H₂气氛下，以SnCl₄和GeH₄分别作为Sn气体源和Ge气体源，在所述晶化Ge层的i区表面生长形成所述GeSn层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述晶化Ge层的P型掺杂区和N型掺杂区表面形成接触区，包括：

在整个衬底表面生长SiO₂材料以在整个衬底表面形成钝化层；

采用第四掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述钝化层，以在所述晶化Ge层的P型掺杂区和N型掺杂区分别形成接触孔；

利用电子束淀积工艺在所述接触孔内淀积金属材料；

利用CMP工艺去除所述晶化Ge层表面多余的所述金属材料以形成所述接触区。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述金属材料为Cr或者Au。

9.一种横向PiN结构GeSn光电探测器，其特征在于，所述光电探测器由权利要求1-8任一项所述的方法制备形成。