[发明专利]生成锗结构的方法和包括锗结构的光学器件

权利要求书

1.一种用于生成锗结构的方法，所述方法包括：

提供组件，所述组件包括硅衬底，所述硅衬底在所述硅衬底的表面上具有氧化层，其中所述氧化层包括多个沟槽，每个沟槽延伸到并且暴露所述硅衬底的所述表面的一部分，其中沟槽深度大于沟槽宽度，所述沟槽的数目至少为一个；

对所述组件执行外延沉积工艺以在所述硅衬底的每个暴露部分上生长所述锗结构的锗晶体，每个锗晶体形成在相关联的沟槽中以及在所述氧化层的、邻接所述相关联的沟槽的区域上，其中所述外延沉积工艺包括：

在第一阶段期间将锗沉积到所述组件上；

在所述第一阶段之后的第二阶段期间执行蚀刻工艺，以便从所述氧化层去除锗；以及

重复所述第一阶段和所述第二阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一阶段的持续时间长于所述第二阶段的持续时间、优选地为所述第二阶段的所述持续时间的至少两倍或至少三倍。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，包括：

在所述第一阶段和所述第二阶段期间将温度控制在300℃至650℃的范围内、优选地在590℃至610℃的范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：在所述第一阶段期间将氢气中的1％的GeH₄的流速控制在350sccm至450sccm的范围内、优选地在390sccm至410sccm的范围内，以及

在所述第二阶段期间将盐酸的流速控制在40sccm至55sccm的范围内、优选地在45sccm至49sccm的范围内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：在第一次执行所述第一阶段之前，从所述多个沟槽中的每个沟槽的底部中去除原生SiO₂。

6.根据权利要求5所述的方法，其中从每个沟槽的所述底部中去除原生SiO₂包括：

a)在950℃至1150℃、优选地1040℃至1060℃的范围内的温度下，在15slm至25slm、优选地19slm至21slm的范围内的氢气流速下，在120s至240s、优选地145s至155s的范围内的持续时间内，烘烤所述硅衬底，或者

b)执行湿法蚀刻工艺。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述多个沟槽至少包括第一沟槽和第二沟槽，其中形成在所述氧化层的、邻接所述第一沟槽和所述第二沟槽的区域上的所述锗晶体彼此接触，和/或其中所述多个沟槽包括二维沟槽光栅，其中与所述沟槽相关联的所述锗晶体形成连续锗层。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述硅衬底和/或所述锗结构的至少部分被掺杂使得由所述硅衬底和所述锗结构形成pn结或pin结。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：在所述第一阶段的至少一部分期间和/或所述第一阶段的所述至少一部分之间添加掺杂剂，以生成所述锗晶体的掺杂区域。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述硅衬底的、所述多个沟槽延伸到的至少一些区域被掺杂，其中所述硅衬底的、所述多个沟槽中的不同沟槽延伸到的区域通过相同掺杂类型或不同掺杂类型被掺杂。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中通过所述外延沉积工艺获取的所述锗结构的纹理化表面被保持。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，包括：

将诸如氧化硅的保护层施加到所述锗结构上，而不在施加所述保护层之前对所述锗结构进行任何平坦化。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括：

形成与所述锗结构和/或所述硅衬底的部分的电连接，以便生成能够将入射光转换为电信号的传感器元件。