专利名称：硅基高效等电子掺杂发光器件及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硅基高效等电子掺杂发光器件及制作方 法，特别涉及一种硫族元素(硫、硒、碲)和过渡金属元素(铜、 银、金)共掺的硅基高效等电子掺杂发光器件及其制作方法。
背景技术：
随着超大规模集成电路工艺的发展，芯片的集成度越来越 高。人们的生活、生产和国防等方方面面要求越来越快的集成电路芯片运算速度。但是由于最近2 O年来集成电路工艺线宽 的急剧减小，单个M0S (金属-氧化物-半导体)晶体管的运算 速度越来越快，靠改善单个晶体管的运算速度来提高集成电路 芯片的运算速度却由于物理效应的因素马上就要达到极限；而 且随着芯片集成度的提高，制约芯片运算速度的往往不是单个 晶体管的运算速度，更多地来自于晶体管之间信号传递的延 迟。这种延迟是由于充当晶体管之间的连线的金属材料导致的 布线电容所造成的。随着集成度的增加，金属连线的长度越来 越长。现在的英特尔奔四(Pentium IV) CPU (中央处理单元) 芯片上金属连线的长度己经达到5千米，在将来还会进一步增 加。连线的长度越长，信号在传输线上的延迟也就越大。所以 要增加芯片的运算速度，必须想办法改善芯片的晶体管之间的 信号传递的效率。相对于利用电子来实现信号传输上不可避免的延迟效 应，如果采用光子作为信号传输的载体，则可以避免信号延迟 的问题。由于硅集成电路工艺已经发展得非常成熟，采用与硅基材料兼容度很差的ni-v族材料作为光子信号产生的有源 层从工艺上和集成度上来说是不现实的。所以要解决将来的集 成电路工艺发展的瓶颈问题，出路只能是实现与现有硅集成电 路工艺完全兼容的硅基高效发光器件。但是众所周知的是硅作为间接带隙半导体材料，光跃迁不 仅需要电子、空穴的参与，还需要第三方声子的参与，这是一 个二级过程，相比于直接带隙半导体材料如砷化镓等，光跃迁 无需第三方参与，跃迁的概率要小的多，荧光寿命大致在毫秒 量级，约为直接带隙半导体材料的一万倍以上，也就是说，发 光效率为直接带隙半导体材料的万分之一以下。为解决发光效率低的困难，人们在过去提出了各种解决办 法，以期解决这个困难。在硅基高效发光材料的制备工艺中， 杂质掺杂一直是最重要的几种手段之一。要提高硅基薄膜的发 光强度， 一般都是通过引入外来杂质元素来实现。在各种掺杂方法中，等电子掺杂实现高效的间接带隙半导 体发光而受到了特别的重视。美国罗彻斯特大学Hall和Brown 于l 9 8 6年报道(美国Applied Physics Letters 1 9 8 6 Vol 4 9 ， Page 2 4 5 ) 了掺硫的单晶硅在经过快速淬 火之后在液氮温度下实现了5%外量子效率的光致发光并申请 了美国专利(US patent 4,8 2 7，318)。但是，由于等 电子发光往往与几个不同的杂质原子相关，要实现更高效、更 高温区的硅基等电子发光，明确的等电子成分的判别或发现是 至关重要的，这也是进一步改善硅基等电子发光效率的基础。发明内容本发明的目的是提供一种硅基高效等电子掺杂发光器件 及制作方法，该器件是在硅衬底(包括SOI晶片，也就是绝缘 体上硅一silicon on insulator,也可以为绝缘体上单晶硅、 锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点，以及硅、 锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点)上制备的， 与现有硅微电子工艺兼容。采用硫族元素(硫、硒、碲)和过 渡金属元素(铜、银、金)共掺形成高效的等电子发光中心作 为发光器件的硅基掺杂层2 0有源区，在硅基掺杂层2 0有源区的上下两侧形成重掺的P型区和N型区。此高效发光材料可应用制作半导体发光二极管、各种不同结构的半导体激光器 (包括F-P腔边发射激光器、面发射激光器、DFB和DBR激光器)、半导体光放大器等发光器件(光泵浦、电泵浦和电子束
激发等)，并应用到半导体光电子单片集成。本发明一种硅基高效等电子掺杂发光器件，其特征在于， 其中包括一 n-型或p-型硅基衬底；一硅基掺杂层，该硅基掺杂层制作在n-型或p-型硅基衬 底上面，该硅基掺杂层是发光器件的有源区；一 p-型或n-型重掺硅层，该P-型或n-型重掺硅层制作在 硅基掺杂层上面；一 n-型或p-型重掺硅层，该n-型或p-型重掺硅层制作在 n-型或p-型硅衬底下面；一第一金属电极，该第一金属电极制作在P-型或ri-型重 掺硅层上面；二第二金属电极，该二第二金属电极分别制作在n-型或 p-型重掺硅层下面的两侧，其中间为出光口。其中n-型或p-型硅基衬底的晶向为(hkl)， h、 k、 1为 整数。其中n-型或p-型硅基衬底为单晶体硅，或为SOI，即绝 缘体上硅一silicon on insulator, 或为绝缘体上单晶硅、 锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点，或为单晶 硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点。其中该硅基掺杂层形成的发光器件的有源区的掺杂物为
硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素铜、银、金中 至少一种。其中第一金属电极和第二金属电极与n-型或p-型重掺硅 层和P-型或n-型重掺硅层之间形成的接触为肖特基结，或为 欧姆接触。其中该硅基高效等电子掺杂发光器件的激发方式为光泵 浦或电泵浦或电子束激发。其中硅基掺杂层为利用硫族元素硫、硒、碲和过渡金属元 素铜、银、金共掺形成高效的等电子发光中心，采用离子注入、 热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分子束外延、超高真空化学气 相淀积或金属有机化学气相淀积的方法制备。其中硫、硒、碲、铜、银、金在p-型或n-型硅基衬底有 源区中的浓度范围分别为l XI 0 1 Vcm3到1 X 1 0 2 2 /cm3 之间。本发明一种硅基高效等电子惨杂发光器件的制作方法，其 特征在于，包括如下步骤取一 n-型或p-型硅基衬底；在该n-型或P-型硅基衬底的上面制作一硅基掺杂层，该 硅基掺杂层是发光器件的有源区；退火；在该硅基掺杂层的上面制作一 P-型或n-型重掺硅层； 在该n-型或p-型硅衬底的下面制作一 n-型或p-型重掺硅层；在该p-型或n-型重掺硅层的上面制作一第一金属电极；在该n-型或p-型重掺硅层下面的两侧制作二第二金属电 极，该二第二金属电极的中间为出光口 。其中n-型或p-型硅基衬底的晶向为(hkl)， h、 k、 1为 整数。其中n-型或p-型硅基衬底为单晶体硅，或为SOI，即绝 缘体上硅一silicon on insulator, 或为绝缘体上单晶硅、 锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点，或为单晶 硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点。其中该硅基掺杂层形成的发光器件的有源区的掺杂物为 硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素铜、银、金中 至少 一 种。其中第一金属电极和第二金属电极与n-型或p-型重掺硅 层和p-型或n-型重掺硅层之间形成的接触为肖特基结，或为 欧姆接触。其中该硅基高效等电子掺杂发光器件的激发方式为光泵 浦或电泵浦或电子束激发。其中硅基掺杂层为利用硫族元素硫、硒、碲和过渡金属元 素铜、银、金共掺形成高效的等电子发光中心，采用离子注入、 热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分子束外延、超高真空化学气
相淀积或金属有机化学气相淀积的方法制备。其中硫、硒、碲、铜、银、金在p-型或n-型硅基衬底有 源区中的浓度范围分别为l XI 0 1 3/cm3到1 X 1 0 2 2 /cm3 之间。其中退火温度范围为3 0 0 °C到1 3 0 0 °C之间。其中退火采用的气氛为真空环境或为氮气或氩气等惰性 气体或氢气或氧气或大气以及它们之间的混合物。本发明在多次实验的基础上，提出一种硅基高效等电子掺 杂发光器件及制作方法。该方法具有工艺简单，重复性好，硅 基发光器件效率高等优点，易于与现有超大规模集成电路工艺 集成的优点。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图 对本发明作一详细的描述，其中图1为采用硫族元素(硫、硒、碲)和过渡金属元素(铜、 银、金)共掺的硅基高效发光材料基础上制备的硅基高效等电 子掺杂发光器件的示意图；图2是常温下采用硫铜共注入到单晶硅中经在大气气氛 下退火然后快速淬火后测得的低温(8 0 K)光致发光谱，并 与没有共注铜的样品的信号进行了对比；
图3是常温下采用硫银共注入到单晶硅中经在大气气氛 下退火然快速淬火后测得的低温(8 0 K)光致发光谱，并 与没有共注银的样品的信号进行了对比；图4是常温下采用碲注入到单晶硅中经在大气气氛下退 火然后快速淬火后测得的低温光致发光谱图；图5是常温下采用硫铜共注入到单晶硅上外延的15对 G e / S i量子阱超晶格材料中经在大气气氛下退火然后快速淬 火后测得的低温(8 0 K)光致发光谱图；图6为通过离子注入实现硅基硫族元素(硫、硒、碲)和 过渡金属元素(铜、银、金)共掺实现高效发光的等电子掺杂 开始直到最后发光器件的制备流程图。
具体实施方式
请参阅图l，图l为最终制备的硅基高效等电子掺杂发光 器件的结构示意图，包括一 n-型或p-型硅基衬底1 0、一硅 基掺杂层2 0 、 一 p-型或n-型重掺硅层3 0 、 一 n-型或p-型重掺硅层4 0以及第一金属电极5 0和第二金属电极6 0 及出光口 。本发明一种硅基高效等电子掺杂发光器件，其中包括 一 n-型或p-型硅基衬底1 0 ，该n-型或p-型硅基衬底1 0的晶向为(hkl)， h、 k、 1为整数，该n-型或p-型硅基衬 底l 0为单晶体硅，或为SOI，即绝缘体上硅一silicon oninsulator,或为绝缘体上单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、 量子阱、量子线、量子点，或为单晶硅、锗、碳、锡之间的合 金、量子阱、量子线、量子点；所述的硫、硒、碲、铜、银、 金在n-型或p-型硅基衬底1 0有源区硅基掺杂层2 0中的浓 度范围分别为1 X 1 0 1 Vcm3到1 X 1 0 2 2 /cm3之间；一硅基掺杂层2 0 ，该硅基掺杂层2 0制作在n-型或p-型硅基衬底l 0上面，该硅基掺杂层2 O是发光器件的有源 区，该硅基掺杂层2 0包括硫族元素硫、硒、碲中至少一种和 过渡金属元素铜、银、金中至少一种，该硅基掺杂层2 0形成 的发光器件的有源区的掺杂物为硫族元素硫、硒、碲中至少一 种和过渡金属元素铜、银、金中至少一种；该硅基掺杂层2 0 为利用硫族元素硫、硒、碲和过渡金属元素铜、银、金共掺形 成高效的等电子发光中心，采用离子注入、热扩散、磁控溅射、 激光烧蚀、分子束外延、超高真空化学气相淀积或金属有机化 学气相淀积的方法制备；一 p-型或n-型重掺硅层3 0 ，该p-型或n-型重掺硅层3 0制作在硅基掺杂层2 0上面；一 n-型或p-型重掺硅层4 0，该n-型或p-型重掺硅层4 0制作在n-型或p-型硅衬底1 0下面；一第一金属电极5 0 ,该第一电极5 0制作在p-型或n-型重掺硅层3 0上面；二第二金属电极6 0 ，该二第二金属电极6 0分别制作在 n-型或p-型重掺硅层4 0下面的两侧，其中间为出光口。该第一金属电极5 0和第二金属电极6 0与n-型或p-型重掺硅层4 0和p-型或n-型重掺硅层3 0之间形成的接触为肖特基结，或为欧姆接触。所述的该硅基高效发光器件的激发方式为光泵浦或电泵浦或电子束激发。请结合参阅图1和图6 ，本发明一种硅基高效等电子掺杂发光器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤取一 n-型或p-型硅基衬底1 0 ，该n-型或p-型硅基衬底1 0的晶向为(hkl)， h、 k、 1为整数；该n-型或p-型硅基 衬底1 0为单晶体硅，或为SOI，即绝缘体上硅一silicon on insulator,或为绝缘体上单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、 量子阱、量子线、量子点，或为单晶硅、锗、碳、锡之间的合 金、量子阱、量子线、量子点；在该n-型或p-型硅基衬底1 0的上面制作一硅基掺杂层2 0，该硅基掺杂层2 O是发光器件的有源区，该硅基掺杂层 2 0包括硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素铜、 银、金中至少一种；该硅基掺杂层2 0形成的发光器件的有源 区的掺杂物为硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素 铜、银、金中至少一种；该硅基掺杂层2 0为利用硫族元素硫、硒、碲和过渡金属元素铜、银、金共掺形成高效的等电子发光 中心，采用离子注入、热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分子束
外延、超高真空化学气相淀积或金属有机化学气相淀积的方法制备；退火，该退火温度范围为3 0 0 'C到1 3 0 0 °。之间，该 退火采用的气氛为真空环境或为氮气或氩气等惰性气体或氢 气或氧气或大气以及它们之间的混合物；在该硅基掺杂层2 0的上面制作一 p-型或n-型重掺硅层 3 0 ;在该n-型或p-型硅衬底1 0的下面制作一 n-型或p-型重 掺硅层4 0 ;在该P-型或n-型重掺硅层3 0的上面制作一第一金属电 极5 0 ;在该n-型或p-型重掺硅层4 0下面的两侧制作二第金属 二电极6 0，该二第二电极6 0的中间为出光口。该第一金属电极5 0和第二金属电极6 0与n-型或p-型 重掺硅层4 0和p-型或n-型重掺硅层3 0之间形成的接触为 肖特基结，或为欧姆接触。其中该硅基高效发光器件的激发方式为光泵浦或电泵浦 或电子束激发。具体工艺流程请参阅图6所示，其核心是在利用离子注入 进行硫族元素(硫、硒、碲)和过渡金属元素(铜、银、金) 共掺，在此基础上制备的硅基高效发光器件。该器件是在硅衬 底(包括SOI晶片，也就是绝缘体上硅一silicon oninsulator,也可以为绝缘体上单晶硅、锗、碳、锡之间的合 金、量子阱、量子线、量子点，以及硅、锗、碳、锡之间的合 金、量子阱、量子线、量子点)上制备的，与现有硅微电子工 艺兼容。采用硫族元素(硫、硒、碲)和过渡金属元素(铜、 银、金)共掺形成高效的等电子发光中心作为发光器件的有源 区，在有源区的上下两侧形成重掺的P型区和N型区。此高效 发光材料可应用制作半导体发光二极管、各种不同结构的半导 体激光器(包括F-P腔边发射激光器、面发射激光器、DFB和 DBR激光器)、半导体光放大器等发光器件(光泵浦、电泵浦 和电子束激发等)，并应用到半导体光电子单片集成。其中包 括一 n-型或p-型硅基衬底1 0 ;一硅基掺杂层2 0 ，该硅基掺杂层2 0制作在n-型或p-型硅基衬底l 0上面，该硅基掺杂层2 0是发光器件的有源 区；硅基掺杂层2 0包括硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过 渡金属元素铜、银、金中至少一种；一 p-型或n-型重掺硅层3 0 ，该p-型或n-型重掺硅层3 0制作在硅基掺杂层2 0上面；一 n-型或p-型重掺硅层4 0，该n-型或p-型重掺硅层4 0制作在n-型或p-型硅衬底1 0下面；一电极5 0 ，该第一电极5 0制作在p-型或n-型重掺硅
层3 0上面；二第二电极6 0 ，该二第二电极6 0分别制作在n-型或 p-型重掺硅层4 0下面的两侧，其中间为出光口。n-型或p-型硅基衬底1 0的晶向为(hkl) ,h， k， 1为整数。p-型或n-型硅基衬底l O可以为单晶体硅，也可以为 SOI， 艮卩绝缘体上硅一silicon on insulator, 也可以为绝 缘体上单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量 子点，也可以为单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量 子线、量子点。此高效发光材料可应用制作半导体发光二极管、各种不同 结构的半导体激光器、半导体光放大器等发光器件并应用到半 导体光电子单片集成。发光器件的有源区硅基掺杂层2 O的掺杂物为硫族元素 硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素铜、银、金中至少一种。第一金属电极5 0和第二金属电极6 0与n-型或p-型重 掺硅层4 0和p-型或n-型重惨硅层3 0之间形成的接触既可 以为肖特基结，也可以为欧姆接触。此硅基高效发光器件的激发方式可以为光泵浦、电泵浦和 电子束激发。在硅基掺杂层2 0中利用硫族元素硫、硒、碲和过渡金属 元素铜、银、金共掺形成高效的等电子发光中心可以采用离子注入、热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分子束外延、超高真空 化学气相淀积、金属有机化学气相淀积等方法制备。在n-型或p-型硅基衬底1 0中，硫、硒、碲、铜、银、 金在硅衬底有源区硅基掺杂层2 0中的浓度范围分别为1 X 1 0 1 Vcm3到1 X 1 0 2 Vcm3之间。制备等电子发光中心所采用的原位生长温度或后续退火 温度范围为3 0 0 °C到1 3 0 0 °C之间。后续退火采用的气氛可以为真空环境、也可以为氮气、氩 气等惰性气体、氢气、氧气、大气以及它们之间的混合物。图2是常温下采用硫铜共注入到单晶硅中经在大气气氛 下退火然后快速淬火后(10 5 0度，3分钟，乙二醇和水 的1 : 1溶液快速冷却)测得的低温(8 0 K)光致发光谱，并与没有共注铜的样品的信号进行了对比。离子注入的参数为 注硫能量为2 6 5 keV，剂量为2 x 1 0 1 6/cm2 ;注铜能量为 4 5 0 keV，剂量为6 . 3 7 x 1 0 1 4/cm2 。激发光源采用氩离 子激光器，光源波长为4 8 8纳米，激发功率为6 O毫瓦，斩 波器频率为2 7 3赫兹；图3是常温下采用硫银共注入到单晶硅中经在大气气氛 下退火然快速淬火后(1 0 5 0度，3分钟，乙二醇和水的1 : 1溶液快速冷却)测得的低温(8 0K)光致发光谱，并与 没有共注银的样品的信号进行了对比。离子注入的参数为注 硫能量为1 7 5 keV，剂量为1 . 5 x 1 0 1 5/cm2 ;注银能量为4 8 0 keV，剂量为9.0xl 014/cm2。激发光源采用氩离子 激光器，光源波长为4 8 8纳米，激发功率为6 O毫瓦，斩波 器频率为2 7 3赫兹；图4是常温下采用碲注入到单晶硅中经在大气气氛下退 火然后快速淬火后(1 0 5 0度，3分钟，乙二醇和水的1 : 1溶液快速冷却)测得的低温光致发光谱。离子注入的参数为 注碲能量为5 5 0 keV，剂量为1 . 2 x 1 0 1 5/cm2 。激发光源 采用氩离子激光器，光源波长为4 8 8纳米，激发功率为6 0 毫瓦，斩波器频率为2 7 3赫兹；图5是常温下采用硫铜共注入到单晶硅上外延的15对 Ge/Si量子阱超晶格材料中经在大气气氛下退火然后快速淬 火后(9 0 0度，3分钟，乙二醇和水的1 : 1溶液快速冷却) 测得的低温(8 OK)光致发光谱，离子注入的参数为注硫 能量为2 6 5 keV，剂量为2 x 1 0 1 5/cm2;注铜能量为4 5 0 keV，剂量为6 . 3 7 x 1 0 1 4/cm2。激发光源采用氩离子激 光器，光源波长为4 8 8纳米，激发功率为6 O毫瓦，斩波器 频率为2 7 3赫兹。
权利要求
1、一种硅基高效等电子掺杂发光器件，其特征在于，其中包括一n-型或p-型硅基衬底；一硅基掺杂层，该硅基掺杂层制作在n-型或p-型硅基衬底上面，该硅基掺杂层是发光器件的有源区；一p-型或n-型重掺硅层，该p-型或n-型重掺硅层制作在硅基掺杂层上面；一n-型或p-型重掺硅层，该n-型或p-型重掺硅层制作在n-型或p-型硅衬底下面；一第一金属电极，该第一金属电极制作在p-型或n-型重掺硅层上面；二第二金属电极，该二第二金属电极分别制作在n-型或p-型重掺硅层下面的两侧，其中间为出光口。
2、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中n-型或p-型硅基衬底的晶向为(hkl)， h、 k、 1为整数。
3、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中n-型或p-型硅基衬底为单晶体硅，或 为SOI，即绝缘体上硅一silicon on insulator,或为绝缘体 上单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点， 或为单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、量子点。
4、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其中该硅基掺杂层形成的发光器件的有源区的掺杂物为硫 族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡金属元素铜、银、金中至 少 一 种。
5、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中第一金属电极和第二金属电极与n-型 或p-型重掺硅层和P-型或n-型重掺硅层之间形成的接触为肖 特基结，或为欧姆接触。
6、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中该硅基高效等电子掺杂发光器件的激发 方式为光泵浦或电泵浦或电子束激发。
7、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中硅基掺杂层为利用硫族元素硫、硒、碲 和过渡金属元素铜、银、金共掺形成高效的等电子发光中心， 采用离子注入、热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分子束外延、 超高真空化学气相淀积或金属有机化学气相淀积的方法制备。
8、 根据权利要求1所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中硫、硒、碲、铜、银、金在p-型或n- 型硅基衬底有源区中的浓度范围分别为1X1 01 3/cm3到1 X 1 0 2 Vcm3之间。
9 、 一种硅基高效等电子掺杂发光器件的制作方法，其特 征在于，包括如下步骤取一 n-型或p-型硅基衬底；在该n-型或p-型硅基衬底的上面制作一硅基掺杂层，该 硅基掺杂层是发光器件的有源区； 退火；在该硅基掺杂层的上面制作一 p-型或n-型重掺硅层； 在该n-型或p-型硅衬底的下面制作一 n-型或p-型重掺硅层；在该P-型或n-型重掺硅层的上面制作一第一 金属电极；在该n-型或p-型重掺硅层下面的两侧制作二第二金属电 极，该二第二金属电极的中间为出光口。
10 、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中n-型或p-型硅基衬底的晶 向为(hkl)， h、 k、 1为整数。
11、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中n-型或p-型硅基衬底为单 晶体硅，或为SOI，即绝缘体上硅一 silicon on insulator,或 为绝缘体上单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子线、 量子点，或为单晶硅、锗、碳、锡之间的合金、量子阱、量子 线、量子点。
12 、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中该硅基掺杂层形成的发光器 件的有源区的掺杂物为硫族元素硫、硒、碲中至少一种和过渡 金属元素铜、银、金中至少一种。
13、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中第一金属电极和第二金属电极与n-型 或P-型重掺硅层和p-型或n-型重掺硅层之间形成的接触为肖 特基结，或为欧姆接触。
14、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中该硅基高效等电子掺杂发光 器件的激发方式为光泵浦或电泵浦或电子束激发。
15 、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中硅基掺杂层为利用硫族元素 硫、硒、碲和过渡金属元素铜、银、金共掺形成高效的等电子 发光中心，采用离子注入、热扩散、磁控溅射、激光烧蚀、分 子束外延、超高真空化学气相淀积或金属有机化学气相淀积的 方法制备。
16 、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器件的制作方法，其特征在于，其中硫、硒、碲、铜、银、金在 P-型或n-型硅基衬底有源区中的浓度范围分别为1 X 1 0 1 3/cm3到1 X 1 0 2 2 /cn]3之间。
17、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件的制作方法，其特征在于，其中退火温度范围为3 0 0 C到 1 3 0 0 °C之间。
18、根据权利要求9所述的硅基高效等电子掺杂发光器 件，其特征在于，其中退火采用的气氛为真空环境或为氮气或 氩气等惰性气体或氢气或氧气或大气以及它们之间的混合物。
全文摘要
一种硅基高效等电子掺杂发光器件，其中包括一n-型或p-型硅基衬底；一硅基掺杂层，该硅基掺杂层制作在n-型或p-型硅基衬底上面，该硅基掺杂层是发光器件的有源区；一p-型或n-型重掺硅层，该p-型或n-型重掺硅层制作在硅基掺杂层上面；一n-型或p-型重掺硅层，该n-型或p-型重掺硅层制作在n-型或p-型硅衬底下面；一第一金属电极，该第一金属电极制作在p-型或n-型重掺硅层上面；二第二金属电极，该二第二金属电极分别制作在n-型或p-型重掺硅层下面的两侧，其中间为出光口。
文档编号H01L33/00GK101150154SQ200610126998
公开日2008年3月26日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者余金中, 张建国, 成步文, 王启明, 王晓欣 申请人:中国科学院半导体研究所