Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体受光元件、制作Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体受光元件的方法、受光元件及外延晶片技术

本发明专利技术提供一种ＩＩＩ－Ｖ族化合物半导体受光元件，其具有含有含Ｓｂ作为Ｖ族构成元素的ＩＩＩ－Ｖ化合物半导体层的受光层及ｎ型ＩｎＰ窗层，且可减少暗电流。由于受光层（２１）的ＧａＡｓＳｂ层成长时所供给的锑的记忆效应，所以成长在受光层（２１）上的ＩｎＰ层（２３）中含有锑作为杂质。在ＩＩＩ－Ｖ族化合物半导体受光元件（１１）中，ＩｎＰ层（２３）含有锑作为杂质，并且在ＩｎＰ层（２３）中添加有硅作为ｎ型掺杂剂。虽然ＩｎＰ层（２３）中的锑杂质以生成空穴的方式作用，但添加至ＩｎＰ层（２３）中的硅补偿该生成载体，从而ＩｎＰ层（２３）的第二部分（２３ｄ）表现充分的ｎ导电性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种III-V族化合物半导体受光元件、制作IIi-V族化合物半导体受光元件的方法、受光元件及外延晶片。
技术介绍
在非专利文献1中，记载有制作截止波长为2. 39微米的光电二极管。受光元件包含设置在InP衬底上的受光层、及ρ型InGaAs窗层。该受光层包含InGaAs/GaAsSb的第二型量子阱构造。在台面蚀刻后，在P型InGaAs窗层上形成S^2钝化膜。现有技术文献非专利文献 1 :R. Sidhu,「Long—wavelength Photodiode on InP Using Lattice-Matched GaInAs-GaAsSb Type-II Quantum Wells」 IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 17，No.12(2005)，pp.2715—271
技术实现思路
根据专利技术人的见解，在使用InGaAs窗层时，暗电流较hP窗层有所增加。因此，在 InP衬底上具有受光层的受光元件所用的外延膜构造中，该膜构造的最上层使用InP窗层。 在以外延层为入射面的表面入射型光电二极管中，InP窗层不吸收应到达受光层的近红外线。另外，如已述那样，InP窗层对暗电流的抑制也有效。该光电二极管的外延叠层利用有机金属气相成长法而成长。外延叠层包含受光层。当该受光层包含化6仏8/6仏$13第二型量子阱构造之类的含有Sb作为V族构成元素的 III-V化合物半导体时，在该外延叠层的成长中，成长出含有Sb作为V族构成元素的III-V 化合物半导体层后，进行InP窗层的结晶成长。然后，在外延叠层的一部分上选择性地形成阳极区域而形成pn接合。在如此制作的光电二极管的特性测定时，专利技术人遭遇了预料之外的电气特性(暗电流增加)。根据该预料之外的特性的进一步的调查，原本表现出η型的InP窗层表现出ρ 型导电性。若hP窗层表现出P型导电，则在选择性地形成的阳极区域以外的区域中也形成pn接合，因此存在以下问题pn接合区域扩大；以及由于pn接合在表面露出而引起表面泄漏电流增大，由此导致暗电流增大。而且，专利技术人在调查其主要原因的过程中发现存在如下情况。例如发现，InP窗层的成长中未供给的锑以超过本底水平(kickgroimd level)的量作为杂质而混入至MP中。根据专利技术人的研究，锑的混入是InP所特有的。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在提供一种III-V族化合物半导体受光元件及其制作方法，该III-V族化合物半导体受光元件具有含有含Sb作为V族构成元素的 III-V化合物半导体层的受光层及η型InP窗层，且可减少暗电流，另外，本专利技术的目的在提供一种可减少暗电流的受光元件及外延晶片。本专利技术的一个侧面的III-V族化合物半导体受光元件具备(a)半导体衬底，具有7主面；(b)受光层，设置在上述半导体衬底的上述主面上；(c) InP层，设置在上述受光层上， 具有第一及第二部分；及(d)阳极区域，包含自上述InP层的上述第一部分的表面朝上述受光层的方向延伸的P型半导体。上述受光层的带隙小于^P的带隙，上述InP层中添加有 η型掺杂剂，上述InP层的上述第二部分中的多数载体为电子，上述InP层的上述第二部分中的电子浓度为lX1016cm_3以上。根据该III-V族化合物半导体受光元件，由于受光层的III-V族化合物半导体层的成长时所供给的锑残留在成长炉中(即记忆效应)，所以成长在受光层上的InP层中含有锑作为杂质。根据专利技术人的调查，InP层中的锑杂质生成空穴。添加至InP层中的η型掺杂剂补偿该生成载体，而使InP层的第二部分中的多数载体成为电子。由于电子浓度为 IXlO16cnT3以上，所以InP层的第二部分表现出充分的η导电性。因此，选择性地形成的阳极区域以外的区域成为η导电性，由此可形成选择性的ρη接合，所以减少暗电流。本专利技术的一个侧面的III-V族化合物半导体受光元件具备(a)半导体衬底，具有主面；(b)受光层，设置在上述半导体衬底的上述主面上；及(c) InP层，设置在上述受光层上。上述受光层的带隙小于^P的带隙，上述InP层中添加有施体，上述InP层的施体密度为 lX1016cnT3 以上。根据该III-V族化合物半导体受光元件，由于受光层的III-V族化合物半导体层的成长时所供给的锑残留在成长炉中(即记忆效应)，所以成长在受光层上的InP层中含有锑作为杂质。根据专利技术人的调查，InP层中的锑杂质生成空穴。InP层中的施体补偿该生成载体，而使InP层的第二部分中的多数载体成为电子。由于施体密度为1 X IO16CnT3以上，所以InP层的第二部分表现出充分的η导电性。因此，选择性地形成的阳极区域以外的区域成为η导电性，由此可形成选择性的ρη接合，所以减少暗电流。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述InP层中的施体密度可为 IXlO19cnT3以下。另外，在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述InP层中的施体可为娃。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述受光层可具有至少含有锑作为V族元素的III-V族化合物半导体层。另外，在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述InP 层可含有锑作为杂质。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述InP层的上述第二部分中的电子浓度可为IX IO19CnT3以下。根据该III-V族化合物半导体受光元件，在InP层的第二部分具有不超过 IXlO19cnT3的电子浓度时，可对阳极区域赋予适当的特性。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述InP层中的锑浓度可为IX IO17CnT3 以上，上述InP层中的锑浓度可为IXlO19cnT3以下。根据该III-V族化合物半导体受光元件，InP层中的混入锑浓度为上述范围，该浓度范围的锑杂质的一部分以提供空穴的方式作用。硅的添加具有补偿该所提供的空穴载体、进而使多数载体成为电子的功能，选择性地形成的阳极区域以外的区域成为η导电性， 由此可形成选择性的ρη接合，所以可减少暗电流。在该III-V族化合物半导体受光元件中，可进而具备设置在上述受光层与上述 InP层之间的非掺杂的InGaAs层。上述InP层的上述锑浓度高于上述InGaAs层的锑浓度。根据该III-V族化合物半导体受光元件，InGaAs层发挥调整阳极区域相对于受光层的位置的作用。另一方面，虽然该InGaAs层也含有锑作为杂质，但InP层的锑浓度高于 InGaAs层的锑浓度。因此InGaAs层可为非掺杂。在该III-V族化合物半导体受光元件中，可进而具备包含覆盖上述InP层的上述第二部分的表面的由绝缘体构成的钝化膜。根据III-V族化合物半导体受光元件，可减少由窗层的材料引起的暗电流，并且也可减少表面泄漏电流。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述受光层可具有包含InGaAs层及 GaAsSb层的多量子阱构造、以及包含^JnNAs层及GaAsSb层的多量子阱构造的至少任一种，上述受光层可含有GaAsSb层。根据该III-V族化合物半导体受光元件，可获得所需波长灵敏度的受光层。在该III-V族化合物半导体受光元件中，上述半导体衬底包含导电性hP，该 III-V族化合物半导体受光元件可进而具备设置在上述半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＩＩＩ－Ｖ族化合物半导体受光元件，其特征在于，具备：半导体衬底，具有主面；受光层，设置在上述半导体衬底的上述主面上；ＩｎＰ层，设置在上述受光层上，具有第一及第二部分；及阳极区域，包含自上述ＩｎＰ层的上述第一部分的表面朝上述受光层的方向延伸的ｐ型半导体，上述受光层的带隙小于ＩｎＰ的带隙，上述ＩｎＰ层中添加有ｎ型掺杂剂，上述ＩｎＰ层的上述第二部分中的多数载体为电子，上述ＩｎＰ层的上述第二部分中的电子浓度为１×１０１６ｃｍ－３以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋田胜史，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP