[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201080003113.7
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN102203960A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 藤井慧;石塚貴司;秋田勝史;永井陽一;田邊達也
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;樊衛民

技術領域

本發明涉及III-V族半導體器件及其制造方法。更具體地，本發明涉及：一種半導體器件，所述半導體器件包含在近紅外的長波長區域中具有響應度的高品質多量子阱結構，且能夠有效地制造所述半導體器件；以及制造所述半導體器件的方法。

背景技術

非專利文獻1公開了一種光電二極管，其中在作為III-V族化合物半導體襯底的InP襯底上形成InGaAs/GaAsSb?II型多量子阱結構以實現2μm以上的截止波長。

非專利文獻2公開了一種LED，其中在InP襯底上形成InGaAs-GaAsSb?II型量子阱結構以作為有源層，從而實現2.14μm的發光波長。

專利文獻1公開了一種具有GaInNAsSb量子阱結構的半導體激光器件。所述GaInNAsSb量子阱結構為單量子阱結構(對的數目＝1)。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-197395號公報

非專利文獻

非專利文獻1：R.Sidhu，“A?Long-Wavelength?Photodiode?on?InP?Using?Lattice-Matched?GaInAs-GaAsSb?Type-II?Quantum?Wells(在使用晶格匹配的GaInAs-GaAsSb?II型量子阱的InP上的長波長光電二極管)”，IEEE?Photonics?Technology?Letters(IEEE光子學技術快報)，17卷，12期(2005年)，2715-2717頁。

非專利文獻2：M.Peter，“Light-emitting?diodes?and?laser?diodes?based?on?a?Ga_1-xIn_xAs/GaAs_1-ySb_y?type?II?superlattice?on?InP?substrate″(以InP襯底上的Ga_1-xIn_xAs/GaAs_1-ySb_y?II型超晶格為基礎的發光二極管和激光二極管)Appl.Phys.Lett.(應用物理快報)，74卷，14期(1999年)，1951-1953頁。

在上述非專利文獻1中，為了實現更長的波長，需要應變補償。因此，非專利文獻1提出了截止波長為2μm～5μm的光電檢測器，其通過Ga(In)AsSb-GaInAs(Sb)應變補償量子阱結構來實現。

發明內容

本發明要解決的問題

由于各種有機材料、水等在近紅外的長波長區域內具有強吸收帶，所以非常期望開發一種在該波長區域內如在高達約3μm的波長區域內具有響應度的光電二極管。為了在InP襯底上形成上述II型(InGaAs/GaAsSb)多量子阱結構，必須在不發生相分離的條件下生長可能造成相分離的GaAsSb層。而且，與普通吸收層如InGaAs單層相比，在上述光電二極管中具有II型(InGaAs/GaAsSb)多量子阱結構的吸收層的光吸收效率更低。為了提高光吸收效率，必須增大InGaAs/GaAsSb對的數目。例如，為了獲得實際充分的光吸收效率，需要100對以上的量子阱。

除了關于多量子阱結構的上述獨特問題之外，制造InP基光電二極管還具有下列問題。即，在InP襯底上具有吸收層的光電二極管中，設置包含InP基材料的窗口層以作為最上外延層。當所述外延層位于光入射側上時，包含InP基材料的窗口層有效地降低暗電流，同時防止在光入射側處吸收近紅外光。此外，與在另一種晶體如InGaAs的表面上形成鈍化層相比，用于在InP表面上形成鈍化層的技術知識的積累更多。即，已經確立了在InP表面上形成鈍化層的技術，因此，能夠容易地降低在表面處暗電流的泄露?；谏鲜鲈?，將所述InP窗口層布置在最上表面處。即，必須形成含磷(P)的半導體層。由于磷源隨所用晶體生長方法而變化，所以附著至生長室內壁的磷化合物等的安全性是重要問題，如后所述。

當通過MOVPE法形成量子阱結構時，通過轉換其源氣體而在例如構成量子阱的InGaAs和GaAsSb之間進行生長轉換。因此，在MOVPE法中，在轉換之前的瞬間，殘留有不需要的氣體，因此如果對的數目增大至約50，則不能獲得各個具有明顯(sharp)組成變化的界面。已經認為，在保持良好品質的同時，通過MOVPE法難以形成具有超過50對的多量子阱結構。