[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件以及制造半导体器件的方法。更具体地，本发明涉及一种具有对应于近红外至红外区的带隙能量的半导体器件，以及制造该半导体器件的方法。

背景技术

诸如InP的III-V化合物半导体具有对应于近红外至红外区的带隙能量，且因此研究以用于通信、生物医学检验、夜间的图像捕捉等的光电二极管的研发。涉及活体以及环境的物质的吸收光谱处于近红外至红外波长区内。因此，采用InP等的光电二极管的灵敏度扩展至长波长区已经成为一个重要的课题。例如，非专利文献1提出一种台面型单像素光电二极管，包括InP衬底上的具有InGaAs/GaAsSbII型多量子阱(MQW)结构，以便提高长波长区域内的灵敏度。在这种光电二极管中，InGaAs缓冲层设置于InP衬底上，且InGaAs/GaAsSbII型多量子阱结构设置在缓冲层上。这种台面型单像素光电二极管具有2.39μm的截止波长。证实了1.7μm至2.7μm的波长下的灵敏度特性。

同时，包括多个像素(吸收部)的阵列的光电二极管用于图像拾取装置等中。专利文献1和2各提出一种平面型光电二极管，其中通过选择性扩散引入杂质而形成像素。在光电二极管中，采用上述InGaAs/GaAsSbII型多量子阱结构，且适当改性半导体层状结构以防止多量子阱结构被杂质恶化。通过采用这种层状结构，能提供包括在近红外至红外区具有灵敏度的像素的阵列的光电二极管。

同时，非专利文献2提出一种LED以及具有2.14μm的发射波长的激光二极管，其中InGaAs/GaAsSbII型MQW形成为InP衬底上的有源层。通过金属有机气相外延(MOVPE)在530℃的温度下生长II型MQW。其公开了金属有机气体作为InGaAs和GaAsSb的源。

引用文献列表

[专利文献]

[专利文献1]日本特开专利公布No.2009-206499

[专利文献2]日本特开专利公布No.2011-54915

[非专利文献]

[非专利文献1]R.Sidhu等人，“ALong-WavelengthPhotodiodeonInPUsingLattice-MatchedGaInAs-GaAsSbType-IIQuantumWells”，IEEEPhotonicsTechnologyLetters，第17卷，第12期(2005),pp.2715-2717

[非专利文献2]M.Peter等人，“Light-emittingdiodesandlaserdiodesbasedonaGa_1-xIn_xAs/GaAs_1-ySb_ytypeIIsuperlatticeonInPsubstrate”，Appl.Phys.Lett.，第74卷，第14期(1999年4月5日),pp.1951-1953

发明内容

要由本发明解决的问题

因为近红外至红外区中的光具有低能量且受到环境温度的显著影响，因此特别是在光电二极管中必须降低暗电流。因此，已经认识到通过改进结晶度来降低暗电流是重要的。但是，提高灵敏度或量子效率也是重要的。在包括上述光电二极管的常规半导体器件中，已经将大量注意力集中于灵敏度或量子效率的最大化，但是更多的注意力应集中于暗电流的降低。

本发明的一个目的是提供一种半导体器件以及制造该半导体器件的方法，其可提高近红外至红外区中的灵敏度或量子效率。

问题的解决手段

根据本发明的半导体器件包括III-V半导体衬底，设置在衬底上且包括层a和层b的多个对的多量子阱结构，以及设置在衬底和多量子阱结构之间的晶体调整层。晶体调整层包括由与衬底相同的材料制成并与衬底接触的第一调整层，以及由与多量子阱结构中的层a或层b相同的材料制成的第二调整层。

发明的有益效果

根据本发明的半导体器件等，能提高近红外至红外区中的量子效率。

附图说明

图1是用于说明根据本发明的实施例的光电二极管的截面图。

图2是根据本发明的该实施例的外延晶片的示意图。

图3是图2中所示的外延晶片中的晶体调整层的局部放大图。

图4是示出图1中所示的光电二极管等待光进入的状态的示意图。

图5是示出红外区中的InP衬底的透射率的示意图。

图6是示出图1中所示的光电二极管的一个变型的示意图，其为本发明的该实施例的实例。