專利名稱：一種硅基鍺外延結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及基于硅基鍺外延的近紅外探測器的襯底結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一種能夠?qū)δ撤N特定波長實現(xiàn)完全禁帶效應(yīng)，并顯著提高紅外探測器性能的制造技術(shù)，尤其是一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和對其深入研究，以光纖通信、光互連為代表的光電集成技術(shù)對半導(dǎo)體光電子器件和電路提出了越來越迫切的要求。制備響應(yīng)波長為1. 3 μ m和1. 55 μ m，并具有高速率、高量子效率和低暗電流的光電探測器以及實現(xiàn)光電集成接收機芯片一直是人們追求的目標(biāo)。雖然采用II1-V族材料制備的光電探測器在這方面的工藝已經(jīng)比較成熟并且已 經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段，但其存在以下幾個問題1)成本高，難以實現(xiàn)“光纖到戶”;2)熱學(xué)機械性能較差；3)晶體質(zhì)量較差；4)不能與現(xiàn)有的成熟的硅工藝兼容。而采用Si/Ge材料制備的光電探測器的成本低，與成熟的硅工藝兼容，易于集成，并且?guī)秾挾瓤梢杂蒅e組分來調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)Ge組分和引入表面起伏可以使探測器的響應(yīng)波長工作在1. 3 μ m和1. 6 μ m。對于光電子學(xué)來講，高性能器件的制備是以高質(zhì)量材料的生長為前提的。S1、Ge材料之間存在4. 2%的失配，直接在Si材料上生長Ge層會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，引入較高的位錯密度，不能滿足制備高性能探測器的要求。生長高質(zhì)量的Si/Ge合金多量子阱是一種可行方法，并已經(jīng)成功制備了響應(yīng)波長為1.3μπι的探測器。但由于受臨界厚度和量子限制效應(yīng)的限制，難于制作1. 6μπι的探測器，為此，人們嘗試了不同的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題針對上述目前存在的問題和不足，本發(fā)明的目的主要提供一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法，以解決現(xiàn)有近紅外探測器中二維光子晶體光子禁帶效應(yīng)的應(yīng)用，以及Ge與Si晶格失配所產(chǎn)生的應(yīng)力的釋放等問題。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，包括η型Si襯底101 ;于該η型Si襯底101上沉積的SiO2層中制備的空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103 ;在該光子晶體103上形成的Ge基外延薄膜104 ;在該Ge基外延薄膜104上形成的P型Sil05 ;在該P型Sil05上形成的減反層106 ;于刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中而形成的臺階上制備的η型Si接觸電極Α1102 ;于刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Sil05上表面而形成的臺階上制備的P型Si接觸電極108 ；以及在被刻蝕后的該減反層106上形成的鈍化層107。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，包括選擇η型Si襯底101 ;在該η型Si襯底101上沉積SiO2層，在該SiO2層中制備空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103 ;在該光子晶體103上形成Ge基外延薄膜104 ;在該Ge基外延薄膜104上形成P型Si 105 ;在該P型Si 105上形成減反層106 ;刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中形成臺階，于該臺階上制備η型Si接觸電極Α1102 ；刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Sil05上表面形成臺階，于該臺階上制備P型Si接觸電極108 ;在被刻蝕后的該減反層106、該η型Si接觸電極Al 102及該P型Si接觸電極108表面形成鈍化層107 ;以及對該η型Si接觸電極Al 102及該P型Si接觸電極108表面形成的鈍化層107進行刻蝕，直至露出該η型Si接觸電極Α1102及該P型Si接觸電極108。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法，為制作1.6 μ m的探測器提供了一種新的思路，主要體現(xiàn)在兩方面一方面當(dāng)在Si基底上生長Ge 基外延層時，光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地釋放Si與Ge晶格失配所產(chǎn)生的應(yīng)力，進而獲得較高質(zhì)量的Ge基外延薄膜；另一方面光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)均能根據(jù)近紅外光波段的要求分別獨立自由調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)非完全光子禁帶或完全光子禁帶，從而將原本射向襯底的光限制并耦合回Ge基外延薄膜層。2、本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法，能夠?qū)δ撤N特定波長實現(xiàn)完全光子禁帶效應(yīng)，并顯著提高Ge基外延薄膜質(zhì)量。3、本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法，光子晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)可以根據(jù)襯底材料的介電常數(shù)及某種波長進行獨立地的設(shè)計與調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器中空氣孔型光子晶體基底結(jié)構(gòu)的不意圖；圖3為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器中介質(zhì)柱型光子晶體基底結(jié)構(gòu)的不意圖；圖4為本發(fā)明提供的制備基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的工藝流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。本發(fā)明主要是為了解決現(xiàn)有Si/Ge探測器受臨界厚度和量子限制效應(yīng)的限制，難于制作1. 6 μ m的探測器等關(guān)鍵問題，而提供的一種能顯著提高Ge基外延薄膜質(zhì)量的具有光子晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的近紅外探測器及其制備方法，其中，光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以獨立調(diào)節(jié)，可以應(yīng)用于各種類型的襯底材料和相應(yīng)波段。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖，該非波導(dǎo)近紅外探測器包括n型Si襯底101 ;于該η型Si襯底101上沉積的SiO2層中制備的空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103 ;在該光子晶體103上形成的Ge基外延薄膜104 ;在該Ge基外延薄膜104上形成的P型Sil05 ;在該P型Sil05上形成的減反層106 ；于刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中而形成的臺階上制備的η型Si接觸電極Α1102 ;于刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Sil05上表面而形成的臺階上制備的P型Si接觸電極108 ;以及在被刻蝕后的該減反層106上形成的鈍化層107。其中，所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103是由兩種或兩種以上介電常數(shù)的介質(zhì)材料在空間呈周期性排列的結(jié)構(gòu)，其晶格類型為正方晶格、三角晶格、蜂窩晶格或光子準(zhǔn)晶體，其周期范圍為200-800nm，刻蝕深度為50_1000nm。所述光子準(zhǔn)晶體是五重對稱、八重對稱、十重對稱和十二重對稱四種對稱結(jié)構(gòu)中的任一種。所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103中，介質(zhì)柱或空氣孔的形狀為錐形、柱形、棱錐形、棱臺形或半球形中的任一種。所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103，若為空氣孔型光子晶體，則晶格周期范 圍為200-800nm，空氣孔的直徑為200_800nm，空氣孔的高度為50_1000nm ;若為介質(zhì)柱型光子晶體，則晶格周期范圍為200-800n，介質(zhì)柱的直徑為200-800nm，介質(zhì)柱的高度為800-2000nm，其中介質(zhì)柱由兩部分組成高度為200_1000nm，其中下端部分的圓柱體的高度為O-lOOOnm，上端部分的圓錐體的高度為0_800nm。在本發(fā)明中，適用于制備近紅外探測器中襯底中光子晶體的介質(zhì)材料為二氧化硅、碳化硅、二氧化鈦中的任一種。本發(fā)明提供的光子晶體結(jié)構(gòu)，不僅對非波導(dǎo)探測器適用，對波導(dǎo)探測器同樣適用，亦可適用于需要提高某一波段反射率的其他光學(xué)器件。在本發(fā)明中，所述η型Si接觸電極Al 102 —般可以為圓環(huán)形或條形。當(dāng)η型Si接觸電極Al 102為圓環(huán)形時,所述刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中，是于該減反層106表面的邊緣處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該η型Si襯底101中，進而形成一個圓環(huán)形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為圓環(huán)形時，所述P型Si接觸電極108也為圓環(huán)形；所述刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Si 105上表面，是于該減反層106表面靠近該圓環(huán)形臺階處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該P型Sil05上表面，進而形成一個圓環(huán)形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為條形時，所述刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中，是于該減反層106表面的兩側(cè)各刻蝕一個長條，直到刻蝕至該η型Si襯底101中，進而形成兩個條形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為條形時，所述P型Si接觸電極108為圓形或四邊形；所述刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Si 105上表面，是于該減反層106表面靠近該兩個條形臺階處且于該兩個條形臺階的中線上分別刻蝕一個圓形或四邊形，直到刻蝕至該P型Sil05上表面，進而形成兩個圓形或四邊形臺階。本發(fā)明提供了一種能夠?qū)δ撤N特定波長實現(xiàn)完全光子禁帶效應(yīng)，并顯著提高Ge基外延薄膜質(zhì)量的具有光子晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的近紅外探測器及其制備方法。其中，圖2為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器中空氣孔型光子晶體基底結(jié)構(gòu)的示意圖，包含Si襯底201和空氣孔型SiO2光子晶體陣列202 ;圖3為本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器中介質(zhì)柱型光子晶體基底結(jié)構(gòu)的示意圖，包含Si襯底301和介質(zhì)柱型SiO2光子晶體陣列302?；趫D1所示的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，圖4示出了本發(fā)明提供的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟401 :選擇η型Si襯底101 ；
步驟402 :在該η型Si襯底101上沉積SiO2層，在該SiO2層中制備空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103 ；步驟403 :在該光子晶體103上形成Ge基外延薄膜104 ；步驟404 :在該Ge基外延薄膜104上形成P型Si 105 ；步驟405 :在該P型Si 105上形成減反層106 ；步驟406 :刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中形成臺階，于該臺階上制備η型Si接觸電極Al 102 ；步驟407 :刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Sil05上表面形成臺階，于該臺階上制備P型Si接觸電極108 ； 步驟408 :在被刻蝕后的該減反層106、該η型Si接觸電極Α1102及該P型Si接觸電極108表面形成鈍化層107 ;以及步驟409 :對該η型Si接觸電極Al 102及該P型Si接觸電極108表面形成的鈍化層107進行刻蝕，直至露出該η型Si接觸電極Al 102及該P型Si接觸電極108。其中，所述在η型Si襯底101上沉積SiO2層的步驟中，該SiO2層是通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition, PECVD)沉積形成于該η型Si襯底101上，所述SiO2層的生長厚度為50-1000nm。所述在SiO2層中制備空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103的步驟中，該空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體103是通過電感耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma, ICP)選擇性干法刻蝕形成于該SiO2層中。所述在光子晶體103上形成Ge基外延薄膜104的步驟中，所述Ge基外延薄膜104是通過超高真空化學(xué)氣相沉積(Ultra high Vacuum ChemicalVapor Deposition, UHVCVD)形成于該光子晶體103上。所述在Ge基外延薄膜104上形成P型Sil05的步驟中，所述P型Sil05是通過超高真空化學(xué)氣相沉積形成于該Ge基外延薄膜104上。所述在P型Si 105上形成減反層106的步驟中，所述減反層106是通過PECVD或原子層沉積(AtomicLayer Deposition,ALD)形成于該P型Sil05上。在被刻蝕后的該減反層106、該η型Si接觸電極A1102及該P型Si接觸電極108表面形成鈍化層107的步驟中，所述鈍化層107是通過PECVD或原子層沉積形成的。所述η型Si接觸電極Al 102可以為圓環(huán)形或條形。當(dāng)η型Si接觸電極Al 102為圓環(huán)形時,所述刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中形成臺階，是于該減反層106表面的邊緣處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該η型Si襯底101中，進而形成一個圓環(huán)形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為圓環(huán)形時，所述P型Si接觸電極108也為圓環(huán)形；所述刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Si 105上表面形成臺階，是于該減反層106表面靠近該圓環(huán)形臺階處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該P型Sil05上表面，進而形成一個圓環(huán)形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為條形時，所述刻蝕該減反層106的外側(cè)直至該η型Si襯底101中，是于該減反層106表面的兩側(cè)各刻蝕一個長條，直到刻蝕至該η型Si襯底101中，進而形成兩個條形臺階。當(dāng)η型Si接觸電極Α1102為條形時，所述P型Si接觸電極108為圓形或四邊形；所述刻蝕該減反層106的內(nèi)側(cè)直至該P型Sil05上表面形成臺階，是于該減反層106表面靠近該兩個條形臺階處且于該兩個條形臺階的中線上分別刻蝕一個圓形或四邊形，直到刻蝕至該P型Sil05上表面，進而形成兩個圓形或四邊形臺階。
本發(fā)明可以在Ge基外延層底端形成一種新型的、具有完全禁帶的光子晶體結(jié)構(gòu)，進而應(yīng)用到近紅外探測器襯底的設(shè)計中。其優(yōu)點在于(I)在Si基底上生長Ge基外延層時，光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地釋放Si與Ge晶格失配所產(chǎn)生的應(yīng)力，進而獲得較高質(zhì)量的Ge基外延薄膜；(2)無論是空氣孔型光子晶體，還是介質(zhì)柱型的光子晶體結(jié)構(gòu)，均能根據(jù)近紅外光波段的要求分別獨立自由調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)非完全禁帶或完全禁帶，從而將原本射向襯底的光限制并耦合回Ge基外延薄膜層。本發(fā)明的光子晶體結(jié)構(gòu)不僅適用于在砷化鎵或者硅襯底上制備近紅外探測器，亦可適用于制備需要提高某一波段反射率的其他光電子器件。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，包括η型Si襯底(101)；于該η型Si襯底(101)上沉積的SiO2層中制備的空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)；在該光子晶體(103)上形成的Ge基外延薄膜(104)；在該Ge基外延薄膜(104)上形成的P型Si (105)；在該P型Si (105)上形成的減反層(106)；于刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η型Si襯底(101)中而形成的臺階上制備的η 型Si接觸電極Al (102)；于刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面而形成的臺階上制備的P型 Si接觸電極(108);以及在被刻蝕后的該減反層(106)上形成的鈍化層(107)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)是由兩種或兩種以上介電常數(shù)的介質(zhì)材料在空間呈周期性排列的結(jié)構(gòu)，其晶格類型為正方晶格、三角晶格、蜂窩晶格或光子準(zhǔn)晶體，其周期范圍為200 800nm，刻蝕深度為50 IOOOnm0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述光子準(zhǔn)晶體是五重對稱、八重對稱、十重對稱和十二重對稱四種對稱結(jié)構(gòu)中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)中，介質(zhì)柱或空氣孔的形狀為錐形、柱形、棱錐形、 棱臺形或半球形中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于， 所述空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)，若為空氣孔型光子晶體，則晶格周期范圍為200-800nm，空氣孔的直徑為200_800nm，空氣孔的高度為50_1000nm ;若為介質(zhì)柱型光子晶體，則晶格周期范圍為200-800n，介質(zhì)柱的直徑為200-800nm，介質(zhì)柱的高度為 800-2000nm，其中介質(zhì)柱由兩部分組成高度為200_1000nm，其中下端部分的圓柱體的高度為O-lOOOnm，上端部分的圓錐體的高度為0_800nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述η 型Si接觸電極Al (102)為圓環(huán)形或條形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述 η型Si接觸電極Al (102)為圓環(huán)形時，所述刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η型Si襯底(101)中，是于該減反層(106)表面的邊緣處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該η型Si襯底 (101)中，進而形成一個圓環(huán)形臺階。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述η 型Si接觸電極Al (102)為圓環(huán)形時，所述P型Si接觸電極(108)也為圓環(huán)形；所述刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面，是于該減反層(106)表面靠近該圓環(huán)形臺階處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該P型Si (105)上表面，進而形成一個圓環(huán)形臺階。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al (102)為條形時，所述刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η型Si襯底(101)中，是于該減反層(106)表面的兩側(cè)各刻蝕一個長條，直到刻蝕至該η型Si襯底 (101)中，進而形成兩個條形臺階。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器，其特征在于，所述 η型Si接觸電極Al (102)為條形時，所述P型Si接觸電極(108)為圓形或四邊形；所述刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面，是于該減反層(106)表面靠近該兩個條形臺階處且于該兩個條形臺階的中線上分別刻蝕一個圓形或四邊形，直到刻蝕至該P型Si (105)上表面，進而形成兩個圓形或四邊形臺階。
11.一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，包括選擇η型Si襯底(101)；在該η型Si襯底(101)上沉積SiO2層，在該SiO2層中制備空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)；在該光子晶體(103)上形成Ge基外延薄膜(104)；在該Ge基外延薄膜(104)上形成P型Si (105)；在該P型Si (105)上形成減反層(106)；刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η型Si襯底(101)中形成臺階，于該臺階上制備η 型Si接觸電極Al (102)；刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面形成臺階，于該臺階上制備P 型Si接觸電極(108)；在被刻蝕后的該減反層(106)、該η型Si接觸電極Al (102)及該P型Si接觸電極(108) 表面形成的鈍化層(107);以及對該η型Si接觸電極Al (102)及該P型Si接觸電極(108)表面形成的鈍化層(107) 進行刻蝕，直至露出該η型Si接觸電極Al (102)及該P型Si接觸電極(108)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在η型Si襯底(101)上沉積SiO2層的步驟中，該5102層是通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition, PECVD)沉積形成于該 η 型Si襯底(101)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在SiO2層中制備空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)的步驟中，該空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體(103)是通過電感稱合等離子體(Inductively Coupled Plasma, I CP) 選擇性干法刻蝕形成于該SiO2層中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在光子晶體(103)上形成Ge基外延薄膜(104)的步驟中，所述Ge基外延薄膜(104)是通過超高真空化學(xué)氣相沉積(Ultra high Vacuum Chemical Vapor Deposition, UHVCVD)形成于該光子晶體(103)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在Ge基外延薄膜(104)上形成P型Si (105)的步驟中，所述P型Si (105)是通過超高真空化學(xué)氣相沉積形成于該Ge基外延薄膜(104)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在P型Si (105)上形成減反層(106)的步驟中，所述減反層(106)是通過PECVD 或原子層沉積(Atomic LayerDeposition, ALD)形成于該P型Si (105)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al(102)為圓環(huán)形或條形。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al(102)為圓環(huán)形時，所述刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η型Si襯底(101)中形成臺階，是于該減反層(106)表面的邊緣處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該η型Si襯底(101)中，進而形成一個圓環(huán)形臺階。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al (102)為圓環(huán)形時，所述P型Si接觸電極(108)也為圓環(huán)形；所述刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面形成臺階，是于該減反層 (106)表面靠近該圓環(huán)形臺階處刻蝕一個圓環(huán)，直到刻蝕至該P型Si (105)上表面，進而形成一個圓環(huán)形臺階。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al (102)為條形時，所述刻蝕該減反層(106)的外側(cè)直至該η 型Si襯底(101)中，是于該減反層(106)表面的兩側(cè)各刻蝕一個長條，直到刻蝕至該η型 Si襯底(101)中，進而形成兩個條形臺階。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述η型Si接觸電極Al (102)為條形時，所述P型Si接觸電極(108)為圓形或四邊形；所述刻蝕該減反層(106)的內(nèi)側(cè)直至該P型Si (105)上表面形成臺階，是于該減反層 (106)表面靠近該兩個條形臺階處且于該兩個條形臺階的中線上分別刻蝕一個圓形或四邊形，直到刻蝕至該P型Si (105)上表面，進而形成兩個圓形或四邊形臺階。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述在被刻蝕后的該減反層(106)、該η型Si接觸電極Al (102)及該P型Si接觸電極(108)表面形成鈍化層(107)的步驟中，所述鈍化層(107)是通過PECVD或原子層沉積形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于硅基鍺外延的非波導(dǎo)近紅外探測器及其制備方法，該非波導(dǎo)近紅外探測器包括n型Si襯底；于該n型Si襯底上沉積的SiO2層中制備的空氣孔型或介質(zhì)柱型光子晶體；在該光子晶體上形成的Ge基外延薄膜；在該Ge基外延薄膜上形成的P型Si；在該P型Si上形成的減反層；于刻蝕該減反層的外側(cè)直至該n型Si襯底中而形成的臺階上制備的n型Si接觸電極Al；于刻蝕該減反層的內(nèi)側(cè)直至該P型Si上表面而形成的臺階上制備的P型Si接觸電極；以及在被刻蝕后的該減反層上形成的鈍化層。利用本發(fā)明，解決了現(xiàn)有近紅外探測器中二維光子晶體光子禁帶效應(yīng)的應(yīng)用，以及Ge與Si晶格失配所產(chǎn)生的應(yīng)力的釋放等問題。
文檔編號H01L31/0352GK103022215SQ201210576570
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者劉洪剛, 郭浩, 陳洪鈞, 張 雄, 常虎東, 薛百清, 韓樂, 王盛凱 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所