[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种包括多量子阱结构的吸收层的半导体器件。

背景技术

通常，充当光电二极管的半导体器件可通过在由GaSb(锑化镓)形成的缓冲层上形成包括由III-V族化合物半导体形成的多量子阱结构的吸收层来产生。在形成多量子阱结构以包括每个都包括InAs(砷化铟)层和GaSb层的单元结构的堆叠的情况下，可将该半导体器件制造为用于中红外光的光电二极管。

在缓冲层上形成包括具有单元结构的堆叠的多量子阱结构的吸收层的情况下，GaSb和InAs之间的晶格常数的差异会在单元结构内产生施加于InAs层的拉伸应变。在具有大量单元结构的堆叠的多量子阱结构中，拉伸应变的存在可导致其中的晶格驰豫。

一种已经建议的避免晶格驰豫出现的措施是在单元结构内形成向其施加压应变的应变补偿层(例如，Huang等人在2010年的APPLIEDPHYSICSLETTERS96251107中提到的“InAs/GaSbtype-IIsuperlatticestructuresandphotodiodesgrownbymetalorganicchemicalvapordeposition”；和Zhang等人在2007年的APPLIEDPHYSICSLETTERS90131110中提到的“ImrovedsurfaceandstructuralpropertiesofInAs/GaSbsuperlatticeson(001)GaSbsubstratebyintroducinganInAsSblayeratinterfaces”)。

发明内容

近年来，例如，为了增强光电二极管的灵敏度，有时需要增加在多量子阱结构中堆叠的单元结构的数量。在这种情况下，可以形成被施加有高压应变的应变补偿层，从而抑制晶格驰豫的出现。为了形成被施加有高压应变的这种应变补偿层，该层需要由晶格常数明显不同于GaSb的晶体形成。在这种情况下，大晶格常数差异的存在使得很难在保持良好的表面形貌(平面性、原子阶的规律性和低密度点状缺陷)的同时形成应变补偿层。换句话说，不容易在保持良好的表面形貌的同时形成能充分抑制晶格驰豫出现的包括应变补偿层的吸收层。

因此，目的在于提供一种包括吸收层的半导体器件，该吸收层包括在保持良好的表面形貌的同时能充分抑制晶格驰豫出现的应变补偿层。

根据本发明一方面的半导体器件包括由III-V族化合物半导体形成的衬底；设置在该衬底上的且由GaSb形成的缓冲层；和形成在该缓冲层上的且包括由III-V族化合物半导体形成的多量子阱结构的吸收层。多量子阱结构包括每个都包括多个组分层的单元结构的堆叠。单元结构中的每一个都包括由InAs_1-aSb_a形成的第一组分层，由GaSb形成的第二组分层，和由InSb_xAs_1-x形成的第三组分层。在该单元结构中的一个单元结构中，设置第三组分层以与第二组分层的主表面中的一个接触。第二组分层的主表面中的另一个与存在于该一个单元结构内的或设置在该一个单元结构上的另一个单元结构内的第一组分层接触。在形成第一组分层的InAs_1-aSb_a中，比率a为0或更大且0.05或更小。在形成第三组分层的InSb_xAs_1-x中，比率x为大于0且小于1。第三组分层具有0.1nm或更大且0.9nm或更小的厚度。