[發(fā)明專利]一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910033423.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109755363B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 云峰;蘇喜林;李虞鋒;張敏妍;郭茂峰;李琨;趙丁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/02;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件，其特征在于，包括外延基底(100)和形成于外延基底(100)上的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；其中，

多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括依次形成于外延基底(100)上的第一半導(dǎo)體層(200)、有源層(301)、電子阻擋層(400)、第二半導(dǎo)體層(500)，以及分別與第一半導(dǎo)體層(200)和第二半導(dǎo)體層(500)直接或間接電連接的第一電極(600)和第二電極(700)；

有源層(301)包含多量子阱結(jié)構(gòu)或多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)(302)，且多量子阱結(jié)構(gòu)或多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)(302)的周期數(shù)為10～30周期；且有源層(301)包含多級(jí)調(diào)制結(jié)構(gòu)層；調(diào)制結(jié)構(gòu)位于多量子阱結(jié)構(gòu)與第一半導(dǎo)體層(200)之間，每一級(jí)的調(diào)制結(jié)構(gòu)層包含缺陷層和修復(fù)層；缺陷層主動(dòng)制造材料位錯(cuò)，并釋放底層穿透位錯(cuò)，厚度小于50nm，修復(fù)層用于為修復(fù)缺陷層對(duì)材料的影響，重新調(diào)制位錯(cuò)分布及在有源層形成倒六角錐圖形，厚度100nm～300nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件，其特征在于，第一半導(dǎo)體層(200)為N型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層(500)為P型半導(dǎo)體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件，其特征在于，多量子阱結(jié)構(gòu)或多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)(302)由多個(gè)單波長(zhǎng)量子阱層或量子點(diǎn)組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件，其特征在于，多級(jí)調(diào)制結(jié)構(gòu)層為1～3級(jí)；電子阻擋層(400)與第一級(jí)調(diào)制結(jié)構(gòu)層形成的倒六角錐圖形在有源層存在交叉的區(qū)域，稱之為第一波長(zhǎng)調(diào)制區(qū)(305)，第二級(jí)對(duì)應(yīng)的第二波長(zhǎng)調(diào)制區(qū)(306)，第三級(jí)對(duì)應(yīng)第三波長(zhǎng)調(diào)制區(qū)；每一波長(zhǎng)調(diào)制區(qū)可調(diào)控的量子阱周期數(shù)為1～8個(gè)，不同波長(zhǎng)調(diào)制區(qū)能夠重疊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件，其特征在于，有源層(301)不同波長(zhǎng)量子阱按一定生長(zhǎng)次序，且在小于50nm的波長(zhǎng)范圍，量子阱反復(fù)交叉重現(xiàn)。

6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的一種寬光譜半導(dǎo)體有源器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，制作外延結(jié)構(gòu)

外延基底(100)為Si襯底、SiC襯底、ALN襯底、GaN襯底或Sapphire中的一種，采用MOCVD或MBE外延技術(shù)，在外延基底(100)上外延生長(zhǎng)所需外延結(jié)構(gòu)，包括：第一半導(dǎo)體層(200)，厚度為2um～10um，有源層(301)，以及第二半導(dǎo)體層(500)，厚度為50nm～200nm；

步驟S2，在第二半導(dǎo)體層(500)上制作第二電極(700)，第二電極(700)包含反光鏡和鍵合襯底，反光鏡為對(duì)輻射波長(zhǎng)反射材料制成，厚度為150nm～300nm，鍵合襯底為Si襯底或金屬襯底，厚度為100um～300um；

步驟S3，暴露出全部或部分第一半導(dǎo)體層(200)，作為制作第一電極(600)的接觸層；

步驟S4，在暴露的第一半導(dǎo)體層(200)的電接觸層位置上制作第一電極(600)，采用熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)方法，制作第一電極(600)，第一電極(600)為Al/Au結(jié)構(gòu)、其中Al的厚度為50nm～1um，Au的厚度為0.5um～1.5um。