一种半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件，包括Si衬底、Ge层、光源GeSn层、波导GeSn层、探测器GeSn层、光源p+掺杂Ge层、探测器p+掺杂Ge层、光源p+掺杂Si层、探测器p+掺杂Si层、光源保护层、探测器保护层、第一氧化层、第二氧化层、α‑Si层、电极各层由下至上依次层叠设置于Si衬底上；第一应力膜设置于第一氧化层、第二氧化层、α‑Si层上和两侧及波导GeSn层两侧；第二应力膜设置于探测器GeSn层、探测器p+掺杂Ge层、探测器p+掺杂Si层、探测器保护层两侧及探测器保护层上。本发明专利技术通过使用Si基改性Ge材料，实现光源、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。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种半导体器件。
技术介绍
集成光电子学是当今光电子学领域的发展前沿之一，它主要研究集成在一个平面上的光电子学器件和光电子系统的理论、技术与应用，是光电子学发展的必由之路和高级阶段。光电集成概念提出至今已有二十多年的历史。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n+掺杂Si衬底上集成光学、光/电和电子元件成为可能，并构成具有单一功能或多功能的光电子集成电路(OEIC,OptoelectronicIntegratedCircuit)。随着半导体工艺水平的不断进步，集成规模与电路速度也翻倍增长，因此带来了一系列电互连，光互连问题。但现有制备工艺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。因此，制备一种使光学和电子器件间结构易兼容的半导体器件就显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种半导体器件。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种半导体器件，包括：Si衬底；Ge层，设置于所述Si衬底上；光源GeSn层、光源p+掺杂Ge层、光源p+掺杂Si层、光源保护层，所述光源GeSn层、所述光源p+掺杂Ge层、所述光源p+掺杂Si层、所述光源保护层由下至上依次层叠设置于所述Ge层上；波导GeSn层，设置于所述Ge层上；探测器GeSn层、探测器p+掺杂Ge层、探测器p+掺杂Si层、探测器保护层，所述探测器GeSn层、所述探测器p+掺杂Ge层、所述探测器p+掺杂Si层、所述探测器保护层由下至上依次层叠设置于所述Ge层上；第一氧化层和第二氧化层，均设置于所述Ge层上，其中，所述第一氧化层设置于所述光源GeSn层与所述波导GeSn层之间，所述第二氧化层设置于所述波导GeSn层与所述探测器GeSn层之间；α-Si层，设置于所述波导GeSn层上；第一应力膜，所述第一应力膜设置于所述第一氧化层、所述第二氧化层、所述α-Si层上及两侧、所述波导GeSn层两侧；第二应力膜，所述第二应力膜设置于所述探测器GeSn层、所述探测器p+掺杂Ge层、所述探测器p+掺杂Si层、所述探测器保护层两侧及所述探测器保护层上；电极设置于所述Ge层、所述光源保护层及所述第二应力膜上。在本专利技术的一个实施例中，所述Si衬底由n+掺杂Si材料形成，厚度为30nm-750nm。在本专利技术的一个实施例中，所述光源GeSn层与所述探测器GeSn层的厚度均为250nm，所述波导GeSn层的厚度为160nm-200nm。在本专利技术的一个实施例中，所述光源GeSn层、所述波导GeSn层以及所述探测器GeSn层均由GeSn材料形成，所述GeSn材料中的Sn组分为3％-5％。在本专利技术的一个实施例中，所述光源p+掺杂Ge层与所述探测器p+掺杂Ge层的厚度均为100nm。在本专利技术的一个实施例中，所述光源p+掺杂Si层与所述探测器p+掺杂Si层的厚度均为300nm。在本专利技术的一个实施例中，所述光源保护层与所述探测器保护层的厚度均为900nm。在本专利技术的一个实施例中，所述第一氧化层和所述第二氧化层均由SiO2材料形成，宽度均为20nm-50nm。在本专利技术的一个实施例中，所述α-Si层由α-Si材料形成，厚度为800nm-840nm。在本专利技术的一个实施例中，所述第一应力膜与所述第二应力膜均由SiN材料形成，厚度均为10nm-20nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过使用Si基改性Ge材料，在同层实现光源、波导以及探测器的集成形成半导体器件，该半导体器件的光学和电子器件间结构易兼容，且结构新颖、集成度高、生产成本低、工艺周期短。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的正视结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的不同厚度的第一氧化层和第二氧化层在不同波长下的透射度仿真示意图；图3为本专利技术实施例提供的无α-Si层与有α-Si层时在不同波长下波导区域的透射度仿真示意图；图4-1为本专利技术实施例提供的直线型锥形过渡波导区域的俯视结构示意图；图4-2为本专利技术实施例提供的凸型锥形过渡波导区域的俯视结构示意图；图4-3为本专利技术实施例提供的凹型锥形过渡波导区域的俯视结构示意图；图5-1为本专利技术实施例提供的不同形状锥形过渡波导区域在不同波长条件下对投射度影响的仿真示意图；图5-2为本专利技术实施例提供的不同锥形过渡波导长度在不同波长条件下对透射度影响的仿真示意图；图6-1为本专利技术实施例提供的第一应力膜的右视结构示意图；图6-2为本专利技术实施例提供的第一应力膜使波导产生本征压应力的右视原理示意图；图6-3为本专利技术实施例提供的第一应力膜使波导产生本征压应力的俯视原理示意图；图7-1为本专利技术实施例提供的第二应力膜的右视结构示意图；图7-2为本专利技术实施例提供的第二应力膜使探测器产生张应力的右视原理示意图；图8a-8f、图8g、图8i、图8k、图8m、图8o、图8q为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法的工艺流程示意图；图8h为本专利技术实施例提供的图8g对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图；图8j为本专利技术实施例提供的图8i对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图；图8l为本专利技术实施例提供的图8k对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图；图8n为本专利技术实施例提供的图8m对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图；图8p为本专利技术实施例提供的图8o对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图；图8r为本专利技术实施例提供的图8q对应的工艺制备的半导体器件的俯视结构示意图。图中，001-Si衬底、002-Ge层、0031-光源GeSn层、0032-波导GeSn层、0033-探测器GeSn层、0041-光源p+掺杂Ge层、0042-探测器p+掺杂Ge层、0051-光源p+掺杂Si层、0052-探测器p+掺杂Si层、0061-光源保护层、0062-探测器保护层、0071-第一氧化层、0072-第二氧化层、008-α-Si层、009-第一应力膜、010-第二应力膜、011-电极。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。图1为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的正视结构示意图，如图1所示，一种半导体器件，包括：Si衬底001；其中，Si衬底001由n+掺杂Si材料形成，厚度为30nm-750nm。Ge层(002)，设置于Si衬底(001)上；光源GeSn层(0031)、光源p+掺杂Ge层(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/nSi衬底(001)；/nGe层(002)，设置于所述Si衬底(001)上；/n光源GeSn层(0031)、光源p+掺杂Ge层(0041)、光源p+掺杂Si层(0051)、光源保护层(0061)，所述光源GeSn层(0031)、所述光源p+掺杂Ge层(0041)、所述光源p+掺杂Si层(0051)、所述光源保护层(0061)由下至上依次层叠设置于所述Ge层(002)上；/n波导GeSn层(0032)，设置于所述Ge层(002)上；/n探测器GeSn层(0033)、探测器p+掺杂Ge层(0042)、探测器p+掺杂Si层(0052)、探测器保护层(0062)，所述探测器GeSn层(0033)、所述探测器p+掺杂Ge层(0042)、所述探测器p+掺杂Si层(0052)、所述探测器保护层(0062)由下至上依次层叠设置于所述Ge层(002)上；/n第一氧化层(0071)和第二氧化层(0072)，均设置于所述Ge层(002)上，其中，所述第一氧化层(0071)设置于所述光源GeSn层(0031)与所述波导GeSn层(0032)之间，所述第二氧化层(0072)设置于所述波导GeSn层(0032)与所述探测器GeSn层(0033)之间；/nα-Si层(008)，设置于所述波导GeSn层(0032)上；/n第一应力膜(009)，所述第一应力膜(009)设置于所述第一氧化层(0071)、所述第二氧化层(0072)、所述α-Si层(008)上及两侧、所述波导GeSn层(0032)两侧；/n第二应力膜(010)，所述第二应力膜(010)设置于所述探测器GeSn层(0033)、所述探测器p+掺杂Ge层(0042)、所述探测器p+掺杂Si层(0052)、所述探测器保护层(0062)两侧及所述探测器保护层(0062)上；/n电极(011)设置于所述Ge层(002)、所述光源保护层(0061)及所述第二应力膜(010)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
Si衬底(001)；
Ge层(002)，设置于所述Si衬底(001)上；
光源GeSn层(0031)、光源p+掺杂Ge层(0041)、光源p+掺杂Si层(0051)、光源保护层(0061)，所述光源GeSn层(0031)、所述光源p+掺杂Ge层(0041)、所述光源p+掺杂Si层(0051)、所述光源保护层(0061)由下至上依次层叠设置于所述Ge层(002)上；
波导GeSn层(0032)，设置于所述Ge层(002)上；
探测器GeSn层(0033)、探测器p+掺杂Ge层(0042)、探测器p+掺杂Si层(0052)、探测器保护层(0062)，所述探测器GeSn层(0033)、所述探测器p+掺杂Ge层(0042)、所述探测器p+掺杂Si层(0052)、所述探测器保护层(0062)由下至上依次层叠设置于所述Ge层(002)上；
第一氧化层(0071)和第二氧化层(0072)，均设置于所述Ge层(002)上，其中，所述第一氧化层(0071)设置于所述光源GeSn层(0031)与所述波导GeSn层(0032)之间，所述第二氧化层(0072)设置于所述波导GeSn层(0032)与所述探测器GeSn层(0033)之间；
α-Si层(008)，设置于所述波导GeSn层(0032)上；
第一应力膜(009)，所述第一应力膜(009)设置于所述第一氧化层(0071)、所述第二氧化层(0072)、所述α-Si层(008)上及两侧、所述波导GeSn层(0032)两侧；
第二应力膜(010)，所述第二应力膜(010)设置于所述探测器GeSn层(0033)、所述探测器p+掺杂Ge层(0042)、所述探测器p+掺杂Si层(0052)、所述探测器保护层(0062)两侧及所述探测器保护层(0062)上；
电极(011)设置于所述Ge层(00...

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61