随着社会的发展,人们希望处理、计算、传输、存储信息方面的速度越来越快,但能量消耗越来越低,因此对在信息各方面起重要作用的集成电路的性能提出了更高的要求。硅光子集成技术能够充分利用现有成熟的微电子工艺,光子传输的速率高、抗干扰性强,将这些优点与微电子技术相结合起来,从而能够克服微电子技术在发展中遇到的一些瓶颈,为摩尔定律的延续开辟新的方向,因此成为近年来的研究热点由于Ge对1.3μm到1.55μm近红外通信波段光的吸收系数大,而且在该波段Ge材料中电子、空穴迁移率高,Ge薄膜材料的制备工艺与现有成熟的CMOS工艺兼容,这些特性使其广泛应用于硅基光电子集成。在硅材料上外延Ge薄膜制备近红外波段波导集成型锗光电探测器已成为发展趋势,因此要制备响应度、暗电流、带宽都不错的高性能光电探测器,如何制备高质量的硅基外延Ge薄膜成为重中之重。本文采用减压化学气相沉积(RPCVD)系统,通过调节GeH4和刻蚀性气体HCl的通入量,在Si/SiO2图形衬底上利用40nm薄低温Ge缓冲层选择性外延生长Ge薄膜,然后H2退火20min以减少外延Ge层中位错及缺陷。测试结果表明,图形衬底上直径为10μm的圆形区域外延Ge位错密度低至1.3×106/cm2,1.5μm厚外延Ge层衍射峰的半高宽为240arcsec,化学机械平坦化(CMP)工艺后用AFM测得Ge膜表面粗糙度低至0.2nm,该工艺方法制备的锗薄膜材料将有望集成应用于硅基探测器等硅基光电器件。本文利用该外延锗方法制备了与CMOS工艺完全兼容的SOI基波导集成水平PIN结构锗光电探测器,和一般的结构相比,该结构探测器没有在锗层注入离子和金属电极,外延锗层没有引入额外的损伤缺陷。该探测器在-1V偏压下暗电流低至16.6nA,在1.55μm波长入射光和-1V偏压下,器件的响应度达0.593A/W,量子效率η=47.8%,-3V偏压下探测器的带宽为15GHz,眼图测试表明探测器的接收速率达30Gb/s。