[发明专利]光接收元件、半导体外延晶片、检测装置和制造光接收元件的方法

权利要求书

1.一种通过使用III-V族化合物半导体来形成的光接收元件，所述光接收元件包括：

InP衬底，所述InP衬底对于具有3μm至12μm的波长的光是透明的；

中间层，所述中间层外延生长在所述InP衬底上；

缓冲层，所述缓冲层被定位为与所述中间层接触；以及

光接收层，所述光接收层外延生长在所述缓冲层上并且包括具有3μm或更大的截止波长的II型多量子阱结构，

其中，所述缓冲层外延生长在所述中间层上，且|a₁-a₀|/a₀的值在正常晶格匹配条件的范围内，并且|a₂-a₁|/a₁和|a₂-a₀|/a₀的值超过正常晶格匹配条件的范围，其中，a₂代表所述缓冲层的晶格常数，a₁代表所述中间层的晶格常数，并且a₀代表所述InP衬底的晶格常数；并且所述缓冲层由GaSb层构成。

2.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述中间层是InGaAs层或GaAsSb层。

3.根据权利要求1或2所述的光接收元件，其中，所述中间层具有50nm或更大的厚度。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的光接收元件，其中，对于具有3μm至12μm的波长的光透明的所述InP衬底是没有被添加硫（S）的InP衬底。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的光接收元件，其中，对于具有3μm至12μm的波长的光透明的所述InP衬底是包含Fe的InP衬底或未掺杂的InP衬底。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的光接收元件，其中，所述光接收层在其中具有p-n结。

7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的光接收元件，其中，所述光接收层包括由III-V族化合物半导体构成并且与所述光接收层晶格匹配的插入层，并且所述插入层的导带的底部比所述光接收层的导带的底部高。

8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的光接收元件，其中，所述多量子阱结构是作为II型多量子阱结构的{（InAs/GaSb）、（InAs/InGaSb）、（InAsSb/GaSb）和（InAsSb/InGaSb）}中的任何一种。

9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的光接收元件，其中，所述光接收元件具有光从所述InP衬底的后表面入射的结构。

10.一种检测装置，所述检测装置包括根据权利要求1至9中的任何一项所述的光接收元件，以及读出集成电路（ROIC），其中，利用插入在所述光接收元件中的像素电极和所述ROIC中的读出电极之间的凸块，所述像素电极被连接到所述读出电极。

11.一种通过使用III-V族化合物半导体来形成的半导体外延晶片，所述半导体外延晶片包括：

InP衬底，所述InP衬底对于具有3μm至12μm的波长的光是透明的；

中间层，所述中间层外延生长在所述InP衬底上；

GaSb缓冲层，所述GaSb缓冲层被定位为与所述中间层接触；以及

光接收层，所述光接收层外延生长在所述GaSb缓冲层上并且具有II型多量子阱结构，

其中，所述GaSb缓冲层外延生长在所述中间层上，且|a₁-a₀|/a₀的值在正常晶格匹配条件的范围内，并且|a₂-a₁|/a₁和|a₂-a₀|/a₀的值超过正常晶格匹配条件的范围，其中，a₂代表所述缓冲层的晶格常数，a₁代表所述中间层的晶格常数，并且a₀代表所述InP衬底的晶格常数。

12.根据权利要求11所述的半导体外延晶片，其中，所述中间层是InGaAs层或GaAsSb层。