一种半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制备方法，其中，半导体器件包括：非掺杂GaInP有源层；P型GaAlInP半导体层，所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子；位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层，所述第一扩散截止层的材料为(Ga

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
In1-xGaxP系列化合物半导体材料可用于制造激光器(LD)、发光二极管(LED)、雪崩二极管(APD)、太阳能电池等一系列光电器件，其中(Ga1-xAlx)0.5In0.5P系列材料作为有源区、波导层、限制层等可用于红光LED、550nm-850nm的激光器中。P型掺杂是In1-xGaxP系列半导体材料的一个技术难点，用于In1-xGaxP系列半导体材料的P型掺杂杂质主要有Zn、Mg、Cd，使用Mg、Cd作为掺杂杂质，掺杂水平较低(≤1X1018)，无法获得低阻的P型层，影响大功率器件的斜效率提升；Mg作为掺杂杂质时存在记忆效应和拖尾效应，导致掺杂不易控制；使用Zn作为掺杂杂质，可以获得最高3X1018的掺杂水平，但是其扩散系数较高，若扩散到非设计区域，会引起性能劣化，如在激光器中，Zn扩散非掺杂的波导层区域，会增强P型层对光场的吸收，降低输出功率；若扩散到有源区，会形成非辐射中心，导致内量子效率的下降。为了器件性能，In1-xGaxP系列材料主要使用Zn作为掺杂杂质，但Zn的扩散问题一直阻碍着In1-xGaxP系列材料的性能提升。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中P型GaAlInP半导体层Zn的扩散难以控制的问题。从而，提供一种半导体器件及制备方法。本专利技术提供一种半导体器件，包括：非掺杂GaInP有源层；P型GaAlInP半导体层，所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子；位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层，所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1。可选的，所述(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1中，x1为0.05～0.95，y1为0.3～0.7，z1为0.45～0.95。可选的，所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm～100nm。可选的，所述第一扩散截止层的厚度为5nm～25nm。可选的，所述P型GaAlInP半导体层包括P型GaAlInP限制层和P型GaAlInP波导层，所述P型GaAlInP波导层位于所述非掺杂GaInP有源层和所述P型GaAlInP限制层之间。可选的，还包括：位于所述P型GaAlInP波导层和所述P型GaAlInP限制层之间的第二扩散截止层，所述第二扩散截止层的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2。可选的，还包括：GaAs衬底层，所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧；位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层；位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层；位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。本专利技术还提供一种半导体器件的制备方法，包括如下步骤：形成非掺杂GaInP有源层；形成P型GaAlInP半导体层，所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子；在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间，形成第一扩散截止层，第一扩散截止层位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间，所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1。可选的，形成所述非掺杂GaInP有源层之后，形成第一扩散截止层；形成第一扩散截止层之后，形成P型GaAlInP半导体层。可选的，形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括：第一步骤：通入Ga源；第二步骤：同步通入As源、P源、Al源和In源；第三步骤：关闭As源、P源、Al源和In源；第四步骤：关闭Ga源。可选的，形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括：第一步骤：通入Al源；第二步骤：同步通入As源、P源、Ga源和In源；第三步骤：关闭As源、P源、Ga源和In源；第四步骤：关闭Al源。可选的，形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括：第一步骤：通入Al源和Ga源；第二步骤：同步通入As源、P源和In源；第三步骤：关闭As源、P源和In源；第四步骤：关闭Al源和Ga源。可选的，所述形成P型GaAlInP半导体层的步骤包括：形成P型GaAlInP波导层；形成P型GaAlInP限制层，所述形成P型GaAlInP波导层的步骤在形成所述非掺杂GaInP有源层的步骤和形成所述P型GaAlInP限制层的步骤之间进行；所述半导体器件的制备方法还包括：在形成P型GaAlInP波导层的步骤和形成P型GaAlInP限制层的步骤之间，形成第二扩散截止层，所述第二扩散截止层的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术技术方案提供的一种半导体器件,P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子，在P型GaAlInP半导体层和非掺杂GaInP有源层之间设有材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1的第一扩散截止层，其中，第一扩散截止层中的Al用来调节第一扩散截止层的禁带宽度，起到第一扩散截止层与P型GaAlInP半导体层和非掺杂GaInP有源层之间禁带宽度的过渡作用，第一扩散截止层可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散，进而可以提升半导体器件的性能。2.进一步，半导体器件包括P型GaAlInP限制层、P型GaAlInP波导层、N型GaAlInP限制层、N型GaAlInP波导层和InGaP缓冲层。使用限制层起到了限制载流子扩散的作用，从而有益于阈值电流的降低；N型GaAlInP波导层和P型GaAlInP波导层用来传导产生的光并限制其传播，从而提高激光器发射光束的质量；InGaP缓冲层的作用是降低衬底材料的表面应力，减少在衬底上直接生长外延层产生的缺陷，提高外延层表面的质量。3.本专利技术技术方案提供的半导体器件的制备方法，形成非掺杂GaInP有源层之后，形成第一扩散截止层；形成第一扩散截止层之后，形成P型GaAlInP半导体层；因此，第一扩散截止层位于P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间，可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散，进而可以提升半导体器件的性能。4.在形成第一扩散截止层时，先通入Ga源，后同步通入As源、P源、Al源和In源，生长完第一截止层后先关闭As源、P源、Al源和In源，Ga源多通入一段时间，可以减少第一扩散截止层中的III族离子空位，阻断了Zn离子扩散的途径，防止Zn离子对非掺杂有源区的扩散。5.在形成第一扩散截止层时，先通入Al源，后同步通入As源、P源、Ga源和In源，先关闭As源、P源、Ga源和In源，Al源多通入一段时间，可以减少第一扩散截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n非掺杂GaInP有源层；/nP型GaAlInP半导体层，所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子；/n位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层，所述第一扩散截止层的材料为(Ga

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
非掺杂GaInP有源层；
P型GaAlInP半导体层，所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子；
位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层，所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1中，x1为0.05～0.95，y1为0.3～0.7，z1为0.45～0.95。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm～100nm。


4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一扩散截止层的厚度为5nm～25nm。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述P型GaAlInP半导体层包括P型GaAlInP限制层和P型GaAlInP波导层，所述P型GaAlInP波导层位于所述非掺杂GaInP有源层和所述P型GaAlInP限制层之间。


6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，还包括：位于所述P型GaAlInP波导层和所述P型GaAlInP限制层之间的第二扩散截止层，所述第二扩散截止层的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2。


7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：
GaAs衬底层，所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧；
位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层；
位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层；
位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。


8.一种制备权利要求1至7任意一项所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
形成非掺杂GaInP有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，郭银涛，程洋，肖啸，
申请(专利权)人：苏州长光华芯光电技术股份有限公司，苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32