[發明專利]光接收元件、半導體外延晶片、檢測裝置和制造光接收元件的方法

有效

• 申請號: 201380003240.0
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103843158A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 三浦廣平;稻田博史;豬口康博;齊藤格
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L21/205;H01L27/144;H01L27/146
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

1.一種通過使用III-V族化合物半導體來形成的光接收元件，所述光接收元件包括：

InP襯底，所述InP襯底對于具有3μm至12μm的波長的光是透明的；

中間層，所述中間層外延生長在所述InP襯底上；

緩沖層，所述緩沖層被定位為與所述中間層接觸；以及

光接收層，所述光接收層外延生長在所述緩沖層上并且包括具有3μm或更大的截止波長的II型多量子阱結構，

其中，所述緩沖層外延生長在所述中間層上，且|a₁-a₀|/a₀的值在正常晶格匹配條件的范圍內，并且|a₂-a₁|/a₁和|a₂-a₀|/a₀的值超過正常晶格匹配條件的范圍，其中，a₂代表所述緩沖層的晶格常數，a₁代表所述中間層的晶格常數，并且a₀代表所述InP襯底的晶格常數；并且所述緩沖層由GaSb層構成。

2.根據權利要求1所述的光接收元件，其中，所述中間層是InGaAs層或GaAsSb層。

3.根據權利要求1或2所述的光接收元件，其中，所述中間層具有50nm或更大的厚度。

4.根據權利要求1至3中的任何一項所述的光接收元件，其中，對于具有3μm至12μm的波長的光透明的所述InP襯底是沒有被添加硫（S）的InP襯底。

5.根據權利要求1至4中的任何一項所述的光接收元件，其中，對于具有3μm至12μm的波長的光透明的所述InP襯底是包含Fe的InP襯底或未摻雜的InP襯底。

6.根據權利要求1至5中的任何一項所述的光接收元件，其中，所述光接收層在其中具有p-n結。

7.根據權利要求1至5中的任何一項所述的光接收元件，其中，所述光接收層包括由III-V族化合物半導體構成并且與所述光接收層晶格匹配的插入層，并且所述插入層的導帶的底部比所述光接收層的導帶的底部高。

8.根據權利要求1至7中的任何一項所述的光接收元件，其中，所述多量子阱結構是作為II型多量子阱結構的{（InAs/GaSb）、（InAs/InGaSb）、（InAsSb/GaSb）和（InAsSb/InGaSb）}中的任何一種。

9.根據權利要求1至8中的任何一項所述的光接收元件，其中，所述光接收元件具有光從所述InP襯底的后表面入射的結構。

10.一種檢測裝置，所述檢測裝置包括根據權利要求1至9中的任何一項所述的光接收元件，以及讀出集成電路（ROIC），其中，利用插入在所述光接收元件中的像素電極和所述ROIC中的讀出電極之間的凸塊，所述像素電極被連接到所述讀出電極。

11.一種通過使用III-V族化合物半導體來形成的半導體外延晶片，所述半導體外延晶片包括：

InP襯底，所述InP襯底對于具有3μm至12μm的波長的光是透明的；

中間層，所述中間層外延生長在所述InP襯底上；

GaSb緩沖層，所述GaSb緩沖層被定位為與所述中間層接觸；以及

光接收層，所述光接收層外延生長在所述GaSb緩沖層上并且具有II型多量子阱結構，

其中，所述GaSb緩沖層外延生長在所述中間層上，且|a₁-a₀|/a₀的值在正常晶格匹配條件的范圍內，并且|a₂-a₁|/a₁和|a₂-a₀|/a₀的值超過正常晶格匹配條件的范圍，其中，a₂代表所述緩沖層的晶格常數，a₁代表所述中間層的晶格常數，并且a₀代表所述InP襯底的晶格常數。

12.根據權利要求11所述的半導體外延晶片，其中，所述中間層是InGaAs層或GaAsSb層。