半导体器件及其制备方法技术

本申请涉及一种半导体器件及其制备方法。半导体器件包括第四衬底、第七限制层、第四有源层、第八限制层以及第四电子束缚层。第四衬底的表面设置有第七限制层、第四有源层以及第八限制层。第四电子束缚层设置于第八限制层远离第四有源层的表面。或者第四电子束缚层设置于第八限制层与第四有源层之间。其中，第四电子束缚层的禁带宽度大于第四有源层的禁带宽度。且第四电子束缚层的禁带宽度大于第八限制层的禁带宽度。通过第四电子束缚层可以有效的束缚电子的迁移，防止电子溢流现象，增大第四有源层内的电子与空穴的复合效率，进而提高在高温工作环境下的出光功率。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法
本申请涉及半导体
，特别是涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
半导体器件利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。同时，随着数据中心和电信网络等网络系统的调制速率的提升，涉及到的半导体器件的调制速率已经到达上限，需要一种调制速率更高，高温工作环境下出光功率更大的半导体器件作为光通讯中的光源来满足市场需求。然而，传统的半导体器件容易出现电子溢流现象，降低了有源区的电子空穴复合效率，不能满足市场需求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种半导体器件及其制备方法。本申请提供了一种半导体器件。所述半导体器件包括第四衬底、第七限制层、第四有源层、第八限制层以及第四电子束缚层。所述第四衬底的表面设置有所述第七限制层、所述第四有源层以及所述第八限制层。所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层远离所述第四有源层的表面。或者所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层与所述第四有源层之间。其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度。且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。在一个实施例中，所述第四电子束缚层包括InxAl(1-x)As层。所述第四有源层包括InGaAsP层。所述第八限制层包括P型InGaAsP层。其中，所述InxAl(1-x)As层中x大于0且小于1。在一个实施例中，所述InxAl(1-x)As层中x的取值范围为0.4至0.6。在一个实施例中，所述第四电子束缚层包括掺杂有铁元素的InxAl(1-x)As层或者掺杂有锌元素的InxAl(1-x)As层。在一个实施例中，所述InxAl(1-x)As层中铁元素或锌元素的掺杂浓度为5e17cm-3至10e17cm-3。在一个实施例中，所述第四电子束缚层的厚度为20nm至80nm。在一个实施例中，所述半导体器件还包括第七包覆层、多个第四光栅条以及第八包覆层。所述第七包覆层设置于所述第四衬底与所述第七限制层之间。所述多个第四光栅条间隔设置于所述第四电子束缚层远离所述第八限制层的表面。或者，所述多个第四光栅条间隔设置于所述第八限制层远离所述第四电子束缚层的表面。所述第八包覆层设置于所述多个第四光栅条的表面和所述多个第四光栅条的间隙。且所述第八包覆层设置有脊波导结构。在一个实施例中，所述半导体器件还包括第四欧姆接触层、第七金属电极层以及第八金属电极层。所述第四欧姆接触层设置于所述脊波导结构远离所述多个第四光栅条的表面。所述第七金属电极层设置于所述第四欧姆接触层远离所述第八包覆层的表面。所述第八金属电极层设置于所述第四衬底远离所述第七包覆层的表面。在一个实施例中，所述第八金属电极层、所述第四衬底、所述第七包覆层、所述第七限制层、所述第四有源层、所述第八限制层、所述第四电子束缚层、所述多个第四光栅条、所述第八包覆层、所述第四欧姆接触层以及所述第七金属电极层形成基体结构。所述半导体器件还包括第四高反射镀膜层与第四高透射镀膜层。所述第四高反射镀膜层设置在与所述第四光栅条的长轴平行的所述基体结构的第一端面。所述第四高透射镀膜层设置在与所述第四光栅条的长轴平行的所述基体结构的第二端面。所述第一端面与所述第二端面相对设置。在一个实施例中，本申请提供一种半导体器件制备方法，包括如下步骤：提供第四衬底，并在所述第四衬底的表面生长第七限制层与第四有源层；在所述第四有源层远离所述第七限制层的表面生长第八限制层，并在所述第八限制层远离所述第四有源层的表面生长第四电子束缚层；或者在所述第四有源层远离所述第七限制层的表面生长所述第四电子束缚层，并在所述第四电子束缚层远离所述第四有源层的表面生长所述第八限制层；其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。在一个实施例中，采用InxAl(1-x)As材料在所述第八限制层远离所述第四有源层的表面生长所述第四电子束缚层；或者采用InxAl(1-x)As材料在所述第四有源层远离所述第七限制层的表面生长所述第四电子束缚层；其中，InxAl(1-x)As材料中x的取值范围为0.4至0.6。在一个实施例中，采用掺杂有铁元素或锌元素的InxAl(1-x)As材料在所述第八限制层远离所述第四有源层的表面生长所述第四电子束缚层；或者采用掺杂有铁元素或锌元素的InxAl(1-x)As材料在所述第四有源层远离所述第七限制层的表面生长所述第四电子束缚层；其中，铁元素或锌元素的掺杂浓度为5e17cm-3至10e17cm-3。在一个实施例中，所述第四电子束缚层生长时的应力为-0.2%Pa至0.2%Pa。在一个实施例中，本申请提供一种半导体器件。所述半导体器件包括所述第四衬底的表面设置有第七限制层、第四有源层以及第八限制层。第四电子束缚层设置于所述第八限制层远离所述第四有源层的表面。或者所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层与所述第四有源层之间。其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。所述第四电子束缚层包括掺杂有锌元素的In0.5Al0.5As层，锌元素的掺杂浓度为7.5e17cm-3，且所述第四电子束缚层的厚度为50nm，所述第四电子束缚层的应力为0.0%Pa。在一个实施例中，本申请提供一种半导体器件，包括所述第四衬底的表面设置有第七限制层、第四有源层以及第八限制层。第四电子束缚层设置于所述第八限制层远离所述第四有源层的表面。或者所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层与所述第四有源层之间。其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。所述第四电子束缚层包括掺杂有铁元素的In0.5Al0.5As层，铁元素的掺杂浓度为7.5e17cm-3，且所述第四电子束缚层的厚度为50nm，所述第四电子束缚层的应力为0.0%Pa。上述半导体器件及其制备方法中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且大于所述第八限制层的禁带宽度。所述第四电子束缚层相对于所述第四有源层或者所述第八限制层形成了导带能级差。当所述第四有源层的电子在向所述第八限制层移动时，由于所述第四电子束缚层与所述第四有源层的导带能级差很大，而电子能量小，所述第四电子束缚层能够对电子形成有效的束缚作用，使得电子无法逃逸出所述第四有源层。由于所述第四电子束缚层与所述第八限制层的导带能级差也很大，而电子能量小，对电子也进行了束缚。即使在高温环境时，虽然电子的能量增大，但是所述第四电子束缚层分别与所述第四有源层和所述第八限制层均具有导带能级差，仍然可以有效的束缚电子，进而使得电子局限在所述第四有源层内。相对于空穴来说，所述第四电子束缚层分别与所述第四有源层和所述第八限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n第四衬底，所述第四衬底的表面设置有第七限制层、第四有源层以及第八限制层；/n第四电子束缚层，设置于所述第八限制层远离所述第四有源层的表面；或者所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层与所述第四有源层之间；/n其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
第四衬底，所述第四衬底的表面设置有第七限制层、第四有源层以及第八限制层；
第四电子束缚层，设置于所述第八限制层远离所述第四有源层的表面；或者所述第四电子束缚层设置于所述第八限制层与所述第四有源层之间；
其中，所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第四有源层的禁带宽度，且所述第四电子束缚层的禁带宽度大于所述第八限制层的禁带宽度。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第四电子束缚层包括InxAl(1-x)As层，所述第四有源层包括InGaAsP层，所述第八限制层包括P型InGaAsP层；其中，所述InxAl(1-x)As层中x大于0且小于1。


3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述InxAl(1-x)As层中x的取值范围为0.4至0.6。


4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第四电子束缚层包括掺杂有铁元素的InxAl(1-x)As层或者掺杂有锌元素的InxAl(1-x)As层。


5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述InxAl(1-x)As层中铁元素或锌元素的掺杂浓度为5e17cm-3至10e17cm-3。


6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第四电子束缚层的厚度为20nm至80nm。


7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：
第七包覆层，设置于所述第四衬底与所述第七限制层之间；
多个第四光栅条，间隔设置于所述第四电子束缚层远离所述第八限制层的表面；或者所述多个第四光栅条间隔设置于所述第八限制层远离所述第四电子束缚层的表面；
第八包覆层设置于所述多个第四光栅条的表面和所述多个第四光栅条的间隙，且所述第八包覆层设置有脊波导结构。


8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：
第四欧姆接触层，设置于所述脊波导结构远离所述多个第四光栅条的表面；
第七金属电极层，设置于所述第四欧姆接触层远离所述第八包覆层的表面；
第八金属电极层，设置于所述第四衬底远离所述第七包覆层的表面。


9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述第八金属电极层、所述第四衬底、所述第七包覆层、所述第七限制层、所述第四有源层、所述第八限制层、所述第四电子束缚层、所述多个第四光栅条、所述第八包覆层、所述第四欧姆接触层以及所述第七金属电极层形成基体结构；
所述半导体器件还包括：第四高反射镀膜层，设置在与所述第四光栅条的长轴平行的所述基体结构的第一端面；
第四高透射镀膜层，设置在与所述第四光栅条的长轴平行的所述基体结构的第二端面，所述第一端面与所述第二端面相对设置。


10.一种半导体器件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供第四衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：董延，李马惠，潘彦廷，刘钿，
申请(专利权)人：陕西源杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61