红外光电器件及其制备方法与硅基光电集成芯片技术

本发明专利技术提供了一种红外光电器件及其制备方法与硅基光电集成芯片，该红外光电器件包括p型衬底；单晶窄带隙材料台面，设置在P型衬底上；介质层，设置在单晶窄带隙材料台面表面且介质层顶部开设有生长窗口，其中，生长窗口用于沉积n型材料；n型材料层，设置在介质层背离p型衬底一侧的表面并填充生长窗口；第一金属电极，设置在p型衬底上，且设置在介质层外侧；第二金属电极，设置在n型材料层上，且设置在n型材料层外侧；其中单晶窄带隙材料台面，介质层，n型材料层和第二金属电极组成的结构宽度小于p型衬底宽度，且组成的结构与第一金属电极之间存在间隙。间存在间隙。间存在间隙。

【技术实现步骤摘要】
红外光电器件及其制备方法与硅基光电集成芯片


[0001]本专利技术涉及光电器件
，特别涉及一种红外光电器件及其制备方法与硅基光电集成芯片。

技术介绍

[0002]随着摩尔定律的发展，硅的微电子电路逐渐接近物理极限，带来的功耗和延迟等技术瓶颈，难以逾越。光信号具有速度快，容量大，损耗低的优点，被认为是可以用来代替电信号作为信息传输的理想载体。光进铜退已经在高性能芯片中的应用越来越清晰了。硅基光电集成技术与硅的CMOS工艺兼容，是芯片光互连的理想选择。
[0003]光源和探测器是硅基光电集成芯片中重要的组成部分，一般采用在硅基衬底上外延单晶锗或锗锡材料，然后在制备成响应的光电子器件。然而，由于锗和锗锡材料与硅的晶格失配大，外延生长单晶材料晶体质量差，制备的器件性能不高。此外，外延生长单晶材料不仅设备价格昂贵，而且维护成本高。快速熔融生长技术一般采用电子束蒸发设备或磁控溅射设备，再通过快速热退火技术就可以获得，成本较低，且与硅的CMOS工艺兼容。然而，由于采用快速熔融外延生长的单晶材料很难做掺杂，导致快速熔融生长的单晶材料难以用于做高性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外光电器件，包括：p型衬底；单晶窄带隙材料台面，设置在所述P型衬底上；介质层，设置在所述单晶窄带隙材料台面表面且所述介质层顶部开设有生长窗口，其中，所述生长窗口用于沉积n型材料；n型材料层，设置在所述介质层背离所述p型衬底一侧的表面并填充所述生长窗口；第一金属电极，设置在所述p型衬底上，且设置在所述介质层外侧；第二金属电极，设置在所述n型材料层上，且设置在所述n型材料层外侧；其中所述单晶窄带隙材料台面，所述介质层，所述n型材料层和所述第二金属电极组成的结构宽度小于所述p型衬底宽度，且所述组成的结构与所述第一金属电极之间存在间隙。2.根据权利要求1所述的红外光电器件，其特征在于，所述p型衬底的材料包括以硅材料或SOI材料为主要成分并含有p型掺杂剂，其中所述p型掺杂剂包括硼元素，掺杂浓度范围为1E18cm
‑3～1E19cm
‑3。3.根据权利要求1或2所述的红外光电器件，其特征在于，所述单晶窄带隙材料台面通过窄带隙材料制备得到的，所述窄带隙材料包括锗，锗锡合金，锗铅合金，砷化镓，锑化镓，砷化镓铟中的一种或者多种组合。4.根据权利要求1或2所述的红外光电器件，其特征在于，所述介质层的材料包括氧化硅，氮化硅，氧化铝中的一种或者多种组合，厚度范围为20nm～1000nm；所述生长窗口宽度范围为2μm～20μm，长度范围为2μm～20μm。5.根据权利要求1或2所述的红外光电器件，其特征在于，所述n型材料层的厚度范围为100nm～500nm，所述n型材料层的材料包括以氧化锌为主要成分含有相对于氧化锌为n型掺杂剂的铝元素，掺杂浓度范围为1E18cm
‑3～1E19cm
‑3。6.根据权利要求1或2所述的红外光电器件，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极的材料包括镍铝合金，镍钨合金，铝镍合金中的一种或者多种组合，以形成欧姆接触，其中所述第一金属电极和所述第二金属电极为不同材料制备得到。7.一种如权利要求1～6中任一项所述的红外光电器件的制备方法，包括如下步骤：步骤S110、获取p型衬底；步骤S120、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑军，刘香全，刘智，左玉华，成步文，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：