[发明专利]一种半导体集成器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体集成器件及其制备方法，包括：在p型掺杂Si衬底上依次生长p型掺杂Ge层、GeSn层、n型掺杂Ge层、n型掺杂Si层、SiO₂层；刻蚀形成发光区域、波导区域、探测器区域、第一间隙和第二间隙；在第一间隙和第二间隙分别淀积第一氧化层和第二氧化层；在波导区域淀积α‑Si层；在第一氧化层、第二氧化层、α‑Si层上和两侧及波导区域两侧淀积第一施力膜；在p型掺杂Ge层、探测器区域上及两侧淀积第二施力膜；在发光区域上及p型掺杂Ge层上形成第一电极；在第二施力膜上形成第二电极。本发明通过使用Si基改性Ge材料，实现发光器件、波导以及探测器的同层制备，器件结构新颖、集成度高、工艺成本低。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种半导体集成器件及其制备方法。

背景技术

自Tamir和Miller于1966年提出集成光学的概念以来，从理论形成到技术开发，光电集成产生了巨大的社会影响。随着光通信、光信息处理、光计算、光显示等学科的发展，人们对具有体积小、重量轻、工作稳定可靠、低功耗、高速工作的光电子集成产生浓厚的兴趣，加之材料科学和先进制造技术的进展，使它在单一结构或单片衬底上集成光学、光/电和电子元件成为可能。 1972年，Somekh S.和Yarive A.提出了在同一半导体衬底上同时集成光器件和电子器件的构想，半导体光电集成由于其集成度高、信息量大、速度快等优点，再次推动人类科学技术的发展。第一次OEIC(Optoelectronic Integrated Circuit，光电子集成电路)的实验研究是美国加州理工学院的Yariv实验室在 1978年至1979年报道的，该单片OEIC将一个AlGaAs/GaAs激光器和一个 Gunn二极管和GaAs MESFET电路集成在GaAs衬底上。

但现有制备工艺为把各种光子和电子元件集成在同一衬底上，要选择满足两种元件性能要求的材料。为了使不同材料互补，按要求进行优化组合，发展出一种复合衬底材料，即利用异质外延技术，在一种衬底材料上外延另一种衬底材料薄膜。但制备形成的光学和电子器件间结构不易兼容，生产成本高且工艺周期较长，制约着其进一步的发展。

因此，制备一种使光学和电子器件间结构易兼容的半导体集成器件就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体集成器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种半导体集成器件的制备方法，包括：

选取p型掺杂Si衬底；

在所述p型掺杂Si衬底上依次生长p型掺杂Ge层、GeSn层、n型掺杂Ge层、n型掺杂Si层、SiO₂层；

刻蚀所述SiO₂层、所述n型掺杂Si层、所述n型掺杂Ge层、所述 GeSn层和所述p型掺杂Ge层，形成发光区域、波导区域和探测器区域，所述发光区域与所述波导区域之间形成第一间隙，所述波导区域与所述探测器区域之间形成第二间隙；

在所述第一间隙中淀积第一氧化层；

在所述第二间隙中淀积第二氧化层；

在所述波导区域上淀积α-Si层；

在所述第一氧化层、所述第二氧化层、所述α-Si层上和两侧及所述波导区域两侧淀积第一施力膜；

在所述p型掺杂Ge层上、所述探测器区域上及两侧淀积第二施力膜；

在所述发光区域上及所述p型掺杂Ge层上形成第一电极；

在所述第二施力膜上形成第二电极，以完成所述半导体集成器件的制备。