[发明专利]受光元件、受光元件阵列、制造受光元件的方法以及制造受光元件阵列的方法

权利要求书

1.一种包含III-V族化合物半导体层叠结构的受光元件，所述层叠结构包含内部具有pn结的吸收层，

其中所述吸收层具有由III-V族化合物半导体构成的多量子阱结构，

通过将杂质元素选择性扩散到所述吸收层中而形成所述pn结，以及

在所述吸收层中所述杂质元素的浓度为5×10¹⁶/cm³以下。

2.如权利要求1所述的受光元件，其中所述III-V族化合物半导体层叠结构形成在III-V族化合物半导体衬底上，并包括扩散浓度分布控制层，

所述扩散浓度分布控制层由III-V族化合物半导体构成，并设置成和所述吸收层的与所述衬底相反的一侧的表面相接触，且所述扩散浓度分布控制层的带隙能量比所述III-V族化合物半导体衬底的带隙能量小。

3.如权利要求2所述的受光元件，其中，在所述扩散浓度分布控制层中，所述杂质元素的浓度从位于与所述吸收层相接触的表面的相反侧的表面侧的约1×10¹⁸/cm³以上的高浓度降低至所述吸收层侧的5×10¹⁶/cm³以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的受光元件，其中所述多量子阱结构为II型量子阱结构。

5.如权利要求4所述的受光元件，其中在InP衬底上形成有所述III-V族化合物半导体层叠结构，所述吸收层具有InGaAs/GaAsSb多量子阱结构或GaInNAs/GaAsSb多量子阱结构，且所述杂质元素为Zn。

6.如权利要求2～5中任一项所述的受光元件，其中所述扩散浓度分布控制层由InGaAs构成。

7.如权利要求5或6所述的受光元件，其中在所述扩散浓度分布控制层上设有InP窗口层，且在所述扩散浓度分布控制层与所述InP窗口层之间的边界处不存在Sb聚集。

8.如权利要求5～7中任一项所述的受光元件，其中在所述扩散浓度分布控制层上设有InP窗口层，且在所述扩散浓度分布控制层和所述InP窗口层中Sb的浓度为1×10¹⁸/cm³以下。

9.如权利要求5～8中任一项所述的受光元件，其中在所述扩散浓度分布控制层上设有InP窗口层，且在所述扩散浓度分布控制层与所述InP窗口层之间的边界处存在异质成分聚集层，在所述异质成分聚集中氧(O)、碳(C)、氢(H)和硅(Si)中的至少一种发生聚集。

10.一种受光元件阵列，其包含多个如权利要求1～9中任一项所述的受光元件，其中所述受光元件包含共同的所述半导体层叠结构，所述杂质元素通过选择性扩散到各个受光元件的所述吸收层中而引入，且所述受光元件以一维或二维的方式排列。

11.一种制造具有III-V族化合物半导体层叠结构的受光元件的方法，所述III-V族化合物半导体层叠结构包含内部具有pn结的吸收层，所述方法包括如下步骤：

在InP衬底上形成所述吸收层以具有多量子阱结构；

在所述吸收层上形成扩散浓度分布控制层，所述扩散浓度分布控制层的带隙能量小于与InP的带隙能量相对应的带隙能量，从而将所述吸收层中的杂质元素的浓度控制在低水平上；以及

通过所述扩散浓度分布控制层将所述杂质元素选择性扩散到所述吸收层中，以将所述吸收层中的所述杂质元素的浓度控制在5×10¹⁶/cm³以下。

12.如权利要求11所述的制造受光元件的方法，其中，在将所述吸收层形成在InP衬底上以具有包含至少一个含有Sb的层的多量子阱结构之后，在形成扩散浓度分布控制层之前，将所述层叠结构冷却至300℃以下。

13.如权利要求11或12所述的制造受光元件的方法，其中，在将所述吸收层形成在InP衬底上之后，在形成扩散浓度分布控制层之前，将已经形成了所述吸收层的所述层叠结构从生长室转移至与所述生长室连接的等待室中，以将所述层叠结构冷却至300℃以下。