专利名称：光接收元件、光学传感器装置以及用于制造光接收元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种III-V族化合物半导体光电二极管、光学传感器装置以及用于制造该光电二极管的方法。更具体地，本发明涉及一种吸收层包括直至近红外的长波长区域都具有响应度的II型多量子阱(以下被称为“MQW”)结构的光电二极管；采用该光电二极管的光学传感器装置；以及一种制造该光电二极管的方法。
背景技术：
非专利文献I公开了一种光电二极管，其中，在作为III-V族化合物半导体衬底的InP衬底上，形成具有与InP衬底晶格匹配的InGaAs/GaAsSb II型MQW结构作为吸收层。 该MQW结构包括5nm厚的InGaAs和5nm厚的GaAsSb的150次重复(150对)。在非专利文献I所公开的光电二极管中，获得了大约2. 39 μ m的截止波长。以上的光电二极管具有如下结构，其中，相对于吸收层而位于与InP衬底相反的一侧的帽层(cap layer)具有P型导电性,而InP衬底具有η型导电性,并且光入射在InP衬底的后表面上。同时，非专利文献2公开了具有与如上所述相同的结构的光电二极管的响应度的波长依赖性。该响应度相对于波长是不平坦的，而是表现出很强的波长依赖性。引用文献列表非专利文献[非专利文献 I] R. Sidhu 等人的“A Long-Wavelength Photodiode on InP UsingLattice-Matched GaInAs-GaAsSb Type-II Quantum Wells，，IEEE Photonics TechnologyLetters, Vol. 17, No.12 (2005), pp.2715-2717[非专利文献 2] R. Sidhu 等人的 “A 2. 3 μ m CUTOFF WAVELENGTH PHOTODIODE ONInP USING LATTICE-MATCHED GaInAs-GaAsSb TYPE-II QUANTUM WELLS”InternationalConference on Indium Phosphide and Related Materials (关于憐化铟及相关材料的国际会议)(2005)，pp. 148-15
发明内容
本发明要解决的问题具有II型InGaAs (5nm厚)/GaAsSb (5nm厚)MQW结构的光电二极管的响应度在2. 3μπι附近的长波长侧相对高，而在I. 5μπι附近的波长处明显下降。在1.5μπι附近的波长处响应度的这种下降在光谱分析等中是不期望的。期望响应度在整个波长区域上都是平坦的。然而，不期望响应度稳定在低水平。期望响应度在预定水平或高于预定水平，但相对于波长是平坦的。即使响应度变化，变化也应当是平缓的。本发明的目的是要提供一种具有II型MQW结构的光电二极管，其能够提高在整个可吸收波长区域上的响应度，并防止在短波长区域中的响应度降低；一种采用该光电二极管的光学传感器装置；以及一种制造该光电二极管的方法。注意，所述光电二极管可以是单像素光电二极管或者其中一维地或二维地排列有多个像素的光电二极管阵列。解决问题的方案根据本发明的光电二极管形成在III-V族化合物半导体衬底上，并且包括像素。该光电二极管包括II型MQW结构的吸收层，该吸收层位于衬底上。MQW结构包括五十对以上的两个不同类型的III-V族化合物半导体层。该两个不同类型的III-V族化合物半导体层中与另一个层相比具有较高的 价带势能的层的厚度比该另一个层的厚度薄。一般而言，当在吸收层中发生光吸收时，价带中的电子被激发到导带，并且在价带中产生空穴。即，通过该光吸收而形成电子和空穴对。为了检测到在预定像素中已发生光吸收，电子和空穴需要分别到达η侧电极和P侧电极，以作为电荷或电流而被检测到。需要为每个像素设置η侧电极和P侧电极中任何一个。电子移动通过导带而到达η侧电极，同时空穴移动通过价带而到达P侧电极，并且从而检测到电荷或电流。当将要估计每个载流子(电子或空穴)的移动速度时，载流子的有效质量极大地影响该估计，如下文所述。在化合物半导体中的价带中的电子的有效质量大约为O. 05m (m 自由电子的有效质量)，而在价带中的空穴(较重的空穴)的有效质量例如为电子的有效质量的大约十倍或更大。以下是在II型MQW结构中的光吸收所特有的现象。即，在II型MQW结构中的长波长侧的光吸收中，在具有较高的价带的层(下文中称为“较高价带层”)中产生空穴。相邻的层(具有较低的价带的层(下文中称为“较低价带层”))的价带形成对较高价带层的价带的阱型势垒。因此，除如上所述空穴的有效质量明显大于电子的有效质量以外，由光吸收引起的空穴的移动通过由相邻的较低价带层所产生的势垒而被防止。在II型MQW结构中，长波长侧的光吸收发生在较高价带层与较低价带层之间的界面处。由于光吸收具有较小的能量(光具有较长波长)，因而在较高价带层中的价带中的电子被激发到较低价带层中的导带。这是使用II型MQW结构以便将响应度向较长波长侧扩展的原因。因此，在II型MQW结构中，长波长区域中的响应度不能被提高到实用水平，除非MQW结构包括预定数量或更多的对(界面的数量)。然而，如果对的数量太大，则MQW结构的总厚度过大，并且厚的MQW结构阻碍空穴到达P侧电极，导致响应度下降。这是因为空穴在于MQW结构中移动的同时消失，并且不能到达P侧电极。在本发明中，对的数量为50或更多。虽然未具体给出上限，但对的数量优选不大于700，使得MQW结构的厚度不会成为空穴消失的主要因素。虽然下列两个构造(Fl)和(F2)涵盖了光电二极管的所有构造，但为了整理构思而对这些构造分类。本发明对于这两个构造都具有有益效果。(Fl)在MQW结构被夹在入射表面与P侧电极之间的位置关系中，短波长侧的光在入射表面附近的MQW结构的端部处被吸收的趋势很强。因此，所产生的空穴和电子中的空穴不能到达P侧电极，除非几乎移动通过MQW结构的整个厚度。这些空穴极有可能在于MQW结构中移动期间消失，导致响应度下降。存在较短波长的光在MQW结构中离P侧电极较远的位置处被吸收，并产生空穴的趋势。因此，由于空穴在移动期间消失而导致的响应度的下降更可能发生在短波长侧。(F2)在MQW结构被夹在入射表面与η侧电极之间的位置关系中，在其自身与入射表面之间没有MQW结构的p侧电极位于入射表面附近。由光吸收而产生的在导带中的电子不能到达η侧电极，除非几乎移动通过MQW结构的整个厚度。虽然电子不得不几乎移动通过整个MQW层，但由于电子的有效质量大约为空穴的有效质量的十分之一，因而电子能够在MQW结构中容易地移动。因此，对响应度下降的影响不会非常大。然而，如果光吸收不是发生在MQW结构的端部处而是在MQW结构在厚度方向上的中心附近，则在那里产生的空穴不能到达P侧电极，除非移动通过很多MQW结构层，这会导致响应度下降。在(F2)的构造中，对短波长区域中的响应度下降的影响与(Fl)的构造相比似乎不会非常大。即便如此，由于空穴在于MQW结构中移动期间消失而导致的响应度下降也确定会发生，并且不能忽略。在(Fl)和(F2)这两个构造中，如果减小较高价带层的厚度且同时维持50对或更多，则能够得到以下效果(θ1Γ(θ3)。注意，在下列描述中，波长极限意指长波长侧的极限。(el) II型MQW结构中的可吸收波长的极限由在较高价带层中的价带中的基态的能量与在较低价带层中的导带的中的基态的能量之差来确定。一般而言，当量子阱层的厚度减小时，电子的基态的能量明显增大，而空穴的基态的能量不会增大很多。原因如下。有效质量极大地影响电子或空穴的能级。即，有效质量越大，则电子和空穴的能级越低，并且基态的能级越低。通过减小较高价带层(其中在价带中产生空穴)的厚度，并将较低价带层(其中在导带中产生电子)的厚度维持在预定水平或更高，可吸收波长的极限几乎保持不变。关于包含波长极限的波长区域中的响应度，能够通过提供包括50对以上的MQW结构来维持高的响应度。 (e2)在吸收待机状态时，在P侧电极与η侧电极之间施加反向偏置电压，以在MQW结构中建立电场。空穴和电子被该电场驱动，并在MQW结构中移动。通过如在本发明中减小MQW结构的总厚度，能够增大由恒定的偏置电压在MQW结构中所产生的电场的强度。这个电场强度增大抑制空穴消失，从而提高响应度。(e3)上述的抑制空穴消失的作用不论所吸收的光的波长如何都有效。通过减小的MQff结构的总厚度且同时确保预定数量以上的对，能够减小如以上(Fl)中所描述的MQW结构中的空穴的消失，从而避免特别是在短波长侧的响应度的下降。结果，响应度相对于波长是平坦的或者平缓地变化。具有较高的价带势能的层的厚度可以比另一个层的厚度薄Inm或更多。由此,MQW结构的总厚度能够被可靠地减小，同时确保预定数量或更多的对。结果，能够在波长极限处以及低于波长极限的整个波长区域上提高响应度。特别地，能够提高在上述(Fl)的情况下可能在远离P侧电极的端部位置处被吸收的短波长区域中的光的响应度。上述光电二极管包括位于吸收层上的帽层。像素的位于帽层中的区域具有P型导电性，并且衬底的后表面为光入射表面。在此情况下，P侧电极位于P型导电性的像素上。由光吸收产生的空穴可能在于价带中向P侧电极移动的同时消失。结果，减小了响应度。特别是当光吸收发生在衬底附近MQW结构的端部处时，在那里产生的空穴不会对响应度有贡献，除非几乎移动通过MQW结构的整个厚度。在本发明中，如上所述，能够减小MQW结构的总厚度而不极大地影响可吸收波长的极限。结果，能够提高极有可能在MQW结构的端部处被吸收的短波长侧的光的响应度。
当采用InP衬底时，光一般入射在衬底的后表面上，这是因为下列两个原因容易处理作为P型杂质的Zn，为此已积累了很多技术知识；以及容易布置用于像素的电极的读出IC (R0IC)。因此，在许多情况中都采用上述构造。具体地，许多情况中都采用上述(Fl)的构造。在此情况下，η侧电极为接地电极。光电二极管包括位于吸收层上的帽层。像素的位于帽层中的区域具有η型导电性，并且光入射在帽层上。在此情况下，P侧电极为接地电极。入射光通常在其一进入MQW结构时就被吸收。因此，空穴不能对响应度做出贡献，除非几乎移动通过MQW结构的整个厚度而到达P侧电极。特别地，短波长侧的光可能在其一进入MQW结构时就被吸收，并且因此，更加不可能对响应度做出贡献。然而，在本发明中，MQW结构的总厚度被减小，同时维持长波长侧的响应度，而不极大地影响可吸收波长的极限。因此，空穴在于MQW结构中移动期间消失的频率能够减小以维持响应度。特别地，本发明在防止短波长侧的响应度下降中是有效的。可以采用InP衬底。由此，通过使用已经被频繁使用的InP衬底，能够实现具有极 佳的结晶性以及减小的暗电流并且在近红外区域中具有响应度的光电二极管。具有较高的价带势能的层可包含Ga、As和Sb。由此,能够形成价带势能高的诸如GaAsSb、GaAsSbN或GaAsSbP的III-V族化合物半导体的层。特别是当使用InP衬底时，获得了极佳的晶格匹配，从而实现具有较低的暗电流的高分辨率光电二极管。MQff 结构可以是由 InxGahAs(O. 38 彡 x 彡 O. 68)和 GaAsySVy(O. 36 ^ y ^ O. 62)的对构成的II型MQW结构。由此，能够实现具有不低于2. 5 μ m并且能够覆盖达到接近3 μ m的范围的可吸收波长的极限的闻分辨率光电二极管。光电二极管对具有1500nm的波长的光的响应度可以为O. 5A/W以上。由此，能够避免短波长侧的差响应度对诸如光谱分析的信息处理等造成负面影响的情形。期望在MQW结构的上表面与帽层的底表面之间不存在再生长界面。诸如氧和碳等杂质集中在再生长界面上，并导致在再生长界面上形成的外延层的结晶性变差，从而导致增大的暗电流等。由于在上述位置处没有形成再生长界面，因而得到极佳的结晶层，并减小暗电流。本发明的光学传感器装置采用上述光电二极管中的任何一者。因而,通过使用在近红外区域中具有响应度、具有减小的暗电流的高分辨率光电二极管，能够在其中在不使用冷却系统的情况下不可能进行感测的诸如生物体、环境等领域中提供可以在室温下使用的紧凑的光学传感器装置。如果需要冷却系统，则也会需要用于冷却系统的电源或者液氮供应。这样的冷却系统对器件尺寸、冷却的维持以及维持冷却的成本等设置相当大的限制。本发明使得能够在其中由于以上原因而不可能进行感测的领域中进行高精度感测。本发明的光电二极管制造方法制造了一种形成在III-V族化合物半导体衬底上并包括像素的光电二极管。该方法包括在衬底上生长II型MQW结构的吸收层的步骤。在II型MQW结构中，第一 III-V族化合物半导体层和第二 III-V族化合物半导体层是成对的，并且第一层的价带势能比第二层的价带势能高。在MQW生长步骤中，使第一层的厚度比第二层的厚度薄，并且沉积五十对以上的第一和第二层。通过上述方法，能够容易地制造具有高响应度而不极大地改变可吸收波长的极限的光电二极管。在所述MQW结构生长步骤之后，光电二极管制造方法进一步包括形成包括III-V族化合物半导体的层的步骤。从所述MQW结构的生长开始到所述包括III-V族化合物半导体的层的生长结束，通过全金属有机源MOVPE在生长腔室中执行生长，使得在MQW生长步骤与形成包括πι-v族化合物半导体的层的步骤之间不包括形成再生长界面的步骤。由此，能够在MQW结构上形成具有极佳的结晶性的叠层结构。本发明的有益效果
根据本发明的半导体器件等，通过使用II型MQW结构，能够避免短波长区域上的响应度的下降，同时提高整个可吸收波长区域上的响应度。
图IA是示出根据本发明实施例的光电二极管的图。图IB是示出构成图IA中所示的光电二极管的吸收层的MQW结构的图。图2是用于解释本发明的技术内容的图。图3A是示出当实施例的光电二极管吸收光时的MQW能带结构的图。图3B是示出常规的光电二极管吸收光时的MQW能带结构的图。图4是示出用于全金属有机源MOVPE的沉积设备的管路系统等的图。图5A是不出金属有机分子的流动和热流动的图。图5B是不出衬底表面处的金属有机分子的不意图。图6是示出制造图IA中所示的光电二极管的方法的流程图。图7是示出包含其中排列有多个像素的本发明的光电二极管的光学传感器装置的图。图8是示出示例I中的样品的PL峰值波长(中值)的测量结果的图。图9是示出总MQW厚度和波长对示例2中的每个样品的响应度R的影响(测量结果)的图。附图标记说明I InP 衬底2 缓冲层(InP 和 / 或 InGaAs)3 II型MQW吸收层3a具有较高的价带势能的层(GaAsSb)3b具有较低的价带势能的层(InGaAs)3u 一对4 InGaAs层(扩散浓度分布调整层)5 InP 帽层6 P 型区10光学传感器装置(检测装置)11 P侧电极(像素电极)
12接地电极(η侧电极)12b凸点15pn 结16MQW与InGaAs层之间的界面17InGaAs层(扩散浓度分布调整层)与InP窗口层之间的界面
35AR (抗反射)层36选择性扩散掩模图案39互连凸点43钝化层(SiON 层)50光电二极管(光电二极管阵列)50a晶圆(中间产品)60用于全金属有机源MOVPE的沉积设备61红外线温度计63反应腔室65石英管69反应腔室的窗口66衬底台66h加热器70CMOSP像素
具体实施例方式图IA是示出根据本发明实施例的光电二极管50的图。光电二极管50包括在InP衬底I上的具有下述构造的InP基半导体叠层结构(外延层)。图IA中，光入射在InP衬底I的后表面上。然而，光可以入射在外延晶圆侧。(η 型 InP 衬底 I/η 型 InP 缓冲层 2 (150nm 厚)/11 型(InGaAs/GaAsSb)MQW 吸收层3/InGaAs扩散浓度分布调整层4/InP帽层5)P型区6定位成从InP帽层5的表面到达MQW吸收层3中。P型区6通过从是SiN膜的选择性扩散掩模图案36的开口选择性地扩散作为P型杂质的Zn而形成。SiN选择性扩散掩模图案36允许Zn当从平面看时以受限定的方式扩散并引入到光电二极管50的周边部分的内侧。由AuZn构成的P侧电极11设置在P型区6上并与其欧姆接触，且由AuGeNi构成的η侧电极12设置在InP衬底I的后表面上并与其欧姆接触。在此情况下，InP衬底I掺杂有η型杂质，并且具有预定水平的导电性。然而，InP衬底I无需具有导电性。在此情况下，η侧电极12设置成与η型InP缓冲层2欧姆接触。此外，在InP衬底I的后表面上设置有由SiON构成的抗反射层35，并且光入射在InP衬底的后表面上。据此，图IA中所示的光电二极管50对应于构造(Fl)。在II型MQW吸收层3中，在与ρ型区6的边界前部(front)对应的位置处形成有pn结15。通过在ρ侧电极11与η侧电极12之间施加反向偏置电压，在η型杂质浓度较低的一侧(η型杂质背景(backgroud))形成较大的耗尽。在MQW吸收层3中的η型杂质背景具有大约5E15 (5X IO15) cm_3或更低的η型杂质浓度(载流子浓度)。pn结15的位置由在MQff吸收层3的背景(η型载流子浓度)与作为ρ型杂质的Zn的浓度分布曲线之间的交点确定。设置InGaAs扩散浓度分布调整层4，以便调整构成吸收层3的MQW结构中的ρ型杂质的浓度分布。然而，InGaAs扩散浓度分布调整层4可以不是必须形成的。在吸收层3中，Zn浓度优选为5Ε16 (5Χ IO16) cm—3或更低。图IB是示出构成吸收层3的MQW结构的横截面图。吸收层3是II型MQW，其中InGaAs 3b和GaAsSb 3a形成对3u。对的数量不少于50但不大于700。如稍后所描述的，如果MQW结构的总厚度过于增大，则短波长侧的响应度降低。因此，对的数量优选为大约200 300。本发明的特征在于，在构成对3u的两个化合物半导体当中，使具有较高的价带的化合物半导体的厚度小于具有较低的价带的化合物半导体的厚度。在以上的InGaAs和GaAsSb的情况下,GaAsSb 3a的价带高于InGaAs 3b的价带。因此,使GaAsSb 3a的厚度小 于 InGaAs 3b 的厚度。具体地，InGaAs (5nm) /GaAsSb (2nm)是优选的。在本发明中，光电二极管具有下列目的。(Ml)使响应度尽可能地向在近红外区域中的较长波长侧扩展。(M2)在近红外的整个波长区域上都具有高响应度。(M3)使响应度的波长依赖性平缓或优选为平坦的，并且避免在短波长侧的响应度陡峭下降。具体地，应当避免在I. 5μπι附近的波长处的响应度的陡峭下降。图2是用于解释本发明的技术内容的图。在II型MQW结构中，能够实现长波长光的吸收，即光电二极管中电子的小能隙跃迁。即，在具有较高的价带势能的GaAsSb的价带中的电子跃迁到具有较低的价带势能的InGaAs的导带，从而使得能够以小能隙跃迁或者吸收长波长光(参照图2)。价带中所产生的空穴需要在MQW结构3中移动以到达ρ侧电极。如上所述，空穴在于MQW结构3中移动时消失，这是响应度减小的主要原因。如稍后所描述的，为了避免这样的由于空穴在于MQW结构中移动期间消失而导致的响应度减小，应当减小MQW结构3的总厚度。原因在于，其中空穴应当逆着阱型势垒移动的距离被缩短。此外，也可以期待电场强度伴随着增大(驱动力增大)。然而，一样地减小各层的厚度以减小MQW结构的总厚度导致不可接受的负面影响。下面是为了解释该负面影响的准备。通过下面的模型可以近似在价带的势阱中的空穴的能级和在导带中的势阱中的电子的能级。即，可以将这些能级近似为在具有有限宽度和无限深度(高度)的势阱中的电子或空穴的能级。根据该模型，能级由下列等式(M)表示。En=h2n2/ (8d2m*)........(M)其中，η为激发态指数或激发能级(基态中n=l)，h为普朗克常数，d为势阱的宽度(尺寸)、并且Hf为电子或空穴的有效质量。当将上述模型应用于在GaAsSb的价带中的势阱中的空穴时，得到下列等式(I )。在价带中的势阱中的空穴的能级Ebn=h2nb2/ (Sd12Hi1*)........(I)其中，nb为指示在价带中的势阱中的空穴的激发态的指数(基带中nb=l)，(I1为具有较高的价带势能的化合物半导体(例如，GaAsSb)的厚度，并且为空穴的有效质量。特别地，基态能级如下表示
Eb1=Ii2/(Sd12IH1*)........(1-1)另一方面，当将上述模型应用于InGaAs的导带的势阱中的电子时，得到下列等式(2)。在导带中的势阱中的电子的能级
Ecn=h2nc2/ (8d22m2*)........(2)其中，η。是指示在导带中的势阱中的电子的激发态的指数(基带中ne=l)，d2为具有较低的价带势能的化合物半导体(例如，InGaAs)的厚度，并且m/为电子的有效质量。特别地，基态能级如下表示Ec1=Ii2/(8d22m2*)........(2-1)等式(I)中的空穴的有效质量(1<)和等式(2)中的电子的有效质量(m/)彼此明显不同。非常重要的是，空穴的有效质量为电子的有效质量的大约十倍或更大，这形成本发明的基础。通过以上准备，将给出当一样地减小MQW结构中各层的厚度时相关联的不利情况的描述。在吸收可吸收极限波长的光时，在GaAsSb的价带中的基态(能级)中的电子跃迁到在InGaAs的导带中的基态。S卩,最大可吸收波长λ max对应于InGaAs的导带中的势讲中的基态能级Ec1与在GaAsSb的价带中的势阱中的基态能级Eb1之差。S卩，满足(Ec1-Eb1)=Iic/Amax0注意，各种不相容原理都适用于电子的跃迁，并且因此，电子的实际跃迁可能不会像图2中所示那样简单。然而，假定这样的不相容原理不适用。即使具有这一假定，图2所示的跃迁方案作为半定量的思考方法的基础也是有效的。假定使在MQW结构中各层的厚度一样地减小以减小MQW结构的总厚度。那么，根据上述等式(1-1)和(2-1)，在价带中的势阱中的空穴的基态能级和在导带中的势阱中的电子的基态能级变化以彼此分离(以增大能隙)。即，空穴的基态能级随着在Eb1=I12/(Sd12Hi1*)中厚度Cl1的减小而增大。另一方面，电子的基态能级随着在ECl=h2/(8d22m/)中厚度(12的减小而增大。结果，能隙(Ec1-Eb1)增大，并且可吸收波长的极限向较短波长侧偏移。S卩，如果未一样地减小MQW结构中各层的厚度而是可吸收的极限波长由于带隙或能隙的增大而变成不可吸收的。这对于具有上述目的(Ml)的光电二极管是不可接受的，并且试图使响应度尽可能地向较长波长侧扩展。然而，如果注意力集中在有效质量上，则空穴的有效质量为电子的有效质量的大约十倍或更大，并且因此，空穴的基态能级原来为电子的基态能级的大约十分之一(真空状态中的各基态能级之间的差)。因此，当一样地减小GaAsSb和InGaAs两者的厚度时，在导带中的势阱中的电子的基态能级的增大程度明显大于空穴的基态能级的增大程度，如图2所示。具体地，其大约为在价带中的势阱中的空穴的基态能级的增大程度的大约十倍。因而，在GaAsSb和InGaAs的厚度一样地减小的情况下，带隙或能隙增大主要是由在导带中的电子的基态能级增大导致的。本发明的基本思想是通过仅减小具有较高的价带势能的化合物半导体(GaAsSb)的厚度Cl1来减小MQW结构的总厚度，而不明显地减小最大可吸收波长。由此，获得下列优点。(El)由于总厚度Do如图3A所示被极大地减小，因而即使在远离P侧电极的位置产生空穴，空穴也极有可能到达P侧区域或P侧电极，从而能够提高响应度。特别地，在短波长侧的光趋向于在其一进入MQW时就被吸收并产生空穴。因此，如图3B所示，常规地，在短波长侧的光通常在具有大的总厚度^的MQW结构3中的中途消失。图3B中，形成对103u的GaAsSb 103a和InGaAs 103b两者都具有如常规的MQW结构的5nm的厚度。然而，在本发明中，能够通过减小MQW结构的总厚度来确保响应度。由此，能够提高可吸收波长区域上的响应度，并且更有效地防止响应度在短波长侧下降。结果，可以使响应度相对于波长为平坦的，或者可以使其变化平缓。(E2)当施加 相同的反向偏置电压V时，发现电场随着MQW结构3的总厚度的减小而增大。即，当 Do 小于 Dl (Do〈Dl)时，(V/Do)大于(V/Dl) ( (V/Do) > (V/Dl))。结果，由反向偏置电压产生的电场更加强力地驱动(加速)空穴和电子，以使它们向各电极移动。(E3)如之前所言，通过减小成对的化合物半导体层中具有较大的价带势能的一个(例如，GaAsSb)的厚度，而无需减小另一化合物半导体层的厚度，能够保持最大可吸收波长几乎不变。〈MQW生长方法〉将给出制造方法的描述。制备InP衬底I。在InP衬底I上,通过全金属有机源MOVPE生长InP缓冲层2、II型(InGaAs/GaAsSb) MQff吸收层3、InGaAs扩散浓度分布调整层4和InP帽层5。图4示出用于全金属有机源MOVPE的沉积设备60的管路系统等。将石英管65放置于反应腔室63内，并将源气体弓I入石英管65中。在石英管65中，可旋转地且气密地放置衬底台66。衬底台66设置有用于加热衬底的加热器66h。在沉积期间晶圆50a的表面处的温度由红外线温度计61通过设置在反应腔室63的顶部处的窗口来监测。监测的温度是被称为执行生长的温度或沉积温度或衬底温度的温度。当描述在本发明的制造方法中MQW结构是在不低于400°C而不高于560°C的温度下形成的时，由温度计测量的温度是从400°C到560°C的温度范围。借助真空泵执行从石英管65的强制排空。源气体通过连接至石英管65的管道供应。全金属有机源MOVPE的特征在于全部源气体都以金属有机气体的形式供应。虽然掺杂物等的源气体在图4中未示出，但掺杂物也可以以金属有机气体的形式供应。金属有机气体储存在恒温槽中并保持在恒温下。使用氢气(H2)和氮气(N2)作为载气。金属有机气体由载气输送，并通过真空泵排空而被引入石英管65中。载气的量通过流量控制器(MFC)来精确控制。许多MFC、电磁阀等由微型计算机自动控制。对MQW 3的厚度的控制通过设定程序并控制MFC、电磁阀等来执行。将描述制造晶圆50a的方法。首先，在S掺杂的η型InP衬底I上外延生长η型InP缓冲层2至150nm的厚度。使用四乙基硅烷(TeESi)作为η型掺杂物。此时，使用三甲基铟(TMIn)和叔丁基磷(TBP)作为源气体。可以通过使用磷化氢(PH3)作为无机源来生长InP缓冲层2。即使在大约600°C或更低的生长温度下生长InP缓冲层2，下面的InP衬底的结晶性也不会由于在大约600°C下加热而下降。然而，当形成InP帽层时，由于在InP帽层下方沉积有包括GaAsSb的MQW结构，因而衬底温度需要被精确地维持在例如不低于400°C而不高于560°C的范围内。原因如下。如果晶圆被加热到大约600°C，则GaAsSb由于热而被损伤，并且其结晶性明显下降。另外，如果在低于400°C的温度下形成InP帽层，则源气体沉积效率将明显减小，从而使InP层中的杂质浓度增大。因此，不能得到高质量InP帽层。
接着，形成具有作为量子阱对的InGaAs/GaAsSb的II型MQW吸收层3。如上所述，在量子阱结构中，GaAsSb 3a优选具有大约2nm的厚度，且InGaAs 3b优选具有例如5nm的厚度。图IB中，沉积250对量子阱以形成MQW吸收层3。使用三乙基镓(TEGa)、叔丁基砷(TBA)和三甲基锑(TMSb)用于GaAsSb的沉积。使用TEGa、TMIn和TBA用于InGaAs的沉积。所有源气体都是金属有机气体，并且每个化合物的分子量都很大。因此，源气体在不低于400°C而不高于560°C的相对低的温度下完全分解，从而对晶体生长做出贡献。通过全金属有机源MOVPE形成MQW吸收层3，可以使在量子阱的界面处的组成变化陡峭。结果，实现了高精度的分光光度测量。可以使用三乙基镓(TEGa)或三甲基镓(TMGa)作为镓(Ga)的源。可以使用三甲基铟(TEIn)或三乙基铟(TEIn)作为铟(In)的源。可以使用叔丁基砷(TBA)或三甲基砷(TMA)作为砷(As)的源。可以使用三甲基锑(TMSb)或三乙基锑(TESb)作为锑的源(Sb)。替代地，可以使用三异丙基锑(TIPSb)或三二甲氨基锑(TDMASb)。通过使用这些源，可以得到其中MQW结构具有低杂质浓度和极佳的结晶性的半导体器件。结果，如果将该半导体器件应用于例如光电二极管，则可以得到具有减小的暗电流和高的响应度的光电二极管。而且，通 过使用该光电二极管，可以实现能够拍摄较清晰的图像的光学传感器装置，诸如成像装置。接着，将给出在通过全金属有机源MOVPE形成MQW结构3期间源气体如何流动的描述。源气体通过管道输送并被引入石英管65中，并被排空。通过增加管道的数量可以将许多种源气体供应到石英管65。例如，即使使用十几种源气体，也可以通过电磁阀的开启/关闭来控制源气体。根据电磁阀的开启/关闭来接通/切断到石英管65中的每个源气体的流，并且源气体的流量由图4所示的质量流量控制器(MFC)控制。然后，通过真空泵将源气体从石英管65中强制排空。源气体的流不被中断而是顺畅地并且自动地进行。据此，快速执行在形成量子阱对时组成的切换。由于衬底台66如图4中所示旋转，因而源气体温度分布不具有使得源气体温度在源气体入口侧比源气体出口侧高/低的方向性。此外，由于晶圆50a在衬底台66上公转，因而晶圆50a表面附近的源气体的流处于紊流状态下。因此，即使是在晶圆50a表面附近的源气体，不包括与晶圆50a接触的源气体，在从气体入口侧向气体出口侧的气体流动方向上也具有大速度分量。据此，从衬底台66经过晶圆50a而流动至源气体的热经常大部分与排出的气体一起被排出。这导致在从晶圆50a经过其表面到源气体空间的垂直方向上产生大的温度梯度或温度差(temperature gap)。此外，在本发明的实施例中，衬底温度被设定在不低于400°C而不高于560°C的低温范围内。当在这样的低衬底表面温度下执行使用诸如TBA的金属有机源的全金属有机源MOVPE时，源的分解效率高。因此，在非常靠近晶圆50a的区域中流动并且对MQW结构的生长有贡献的源气体不限于那些有效地分解成生长所需形式的源气体。图5A是不出金属有机分子流和热流的图，并且图5B是不出在衬底表面处的金属有机分子的示意图。这些图用于解释为了在MQW结构中的异质界面处得到陡峭的组成变化而设定表面温度是重要的。虽然假定晶圆50a的表面处于所监测的温度下，但如上所述略微在晶圆表面上方的源气体空间中会发生陡峭的温度下降或者大的温度差。因此，在使用其分解温度为Trc的源气体的情况下，衬底表面温度被设定在(Tl+α ) 1下，并且α依据温度分布的变化等来确定。在从晶圆50a的表面到源气体空间发生陡峭的温度下降或者大的温度差的情形下，如果如图5B所示的大尺寸的金属有机分子对着晶圆表面流动，则将被分解并对晶体生长有贡献的化合物分子被认为限于与晶圆表面接触的那些以及在距晶圆表面相当于几个金属有机分子的厚度范围内的那些。据此，如图5B所示，认为与晶圆表面接触的金属有机分子以及位 于距晶圆表面相当于几个金属有机分子的厚度的区域内的金属有机分子对晶体生长有主要贡献，而位于该区域以外的金属有机分子不太可能被分解，并且其从石英管65排空。当在晶圆50a的表面附近的金属有机分子被分解并对晶体生长有贡献时，位于该区域以外的金属有机分子作为补充分子进入该区域。采取相反的观点，通过将晶圆表面温度设定在稍高于金属有机分子的分解温度的温度，可以将能够参与晶体生长的金属有机分子限定到在晶圆50a的表面上的薄的源气体层。如从以上描述所理解的，当通过使用电磁阀切换气体同时使用真空泵强制排空气体而引入适合上述对的化学组成的源气体时，执行晶体生长，使得在以轻微的惯性生长了具有之前的化学组成的晶体之后，可以生长已将源气体切换到的化学组成的晶体，而不受之前的源气体所影响。结果，可以使在异质界面处的组成变化陡峭。这样的陡峭的组成变化意味着之前的源气体基本上不残留在石英管65中，并且起因在于在非常靠近晶圆50a的区域中流动并对MQW结构的生长有贡献的源气体不限于被有效地分解成生长所需形式的源气体(沉积因素I)。具体地，如图4所示，在形成了量子阱中的两层中的一层时，通过开启/关闭电磁阀同时利用真空泵强制排空气体而引入用于形成另一层的源气体。此时，虽然残留了以轻微的惯性参与了晶体生长的一些金属有机分子，但可以充当补充分子的上述一层的分子大部分都被排空。越将晶圆表面温度设定为接近金属有机分子的分解温度，则参与晶体生长的金属有机分子的范围(自晶圆表面的范围)就越小。在形成MQW结构的情况下，如果在大约600°C的温度下生长MQW结构，则在MQW结构中的GaAsSb层中发生相分离，这使得不能够实现MQW结构的洁净且平坦的晶体生长表面以及具有极佳的周期性和结晶性的MQW结构。因此，将生长温度设定在不低于400°C而不高于560°C的范围内(沉积因素2),并且米用全金属有机源MOVPE作为用于此生长的沉积方法，其中使用具有高分解效率的金属有机气体作为全部源气体(沉积因素3)。沉积因素I明显依赖于沉积因素3。〈半导体器件制造方法〉在图IA所示的半导体器件50中，InGaAs扩散浓度分布调整层4位于II型MQW吸收层3上，并且InP帽层5位于InGaAs扩散浓度分布调整层4上。从设置在InP帽层5的表面上的选择性扩散掩模图案36的开口选择性地扩散作为ρ型杂质的Zn，从而形成有ρ型区6。在ρ型区6的端部处形成pn结或pi结15。对pn结或pi结15施加反向偏置电压，以形成俘获由光电转换产生的电荷的耗尽层，并且因而使像素的亮度响应于电荷量。P型区6或pn结(pi结)15为构成像素的主要部分。与P型区6欧姆接触的ρ侧电极11为像素电极，并且逐个像素地在P侧电极11与被设定在接地电压的η侧电极12之间读取电荷量。在围绕P型区6的InP帽层的表面上，上述选择性扩散掩模图案36如原样保留。此夕卜，由SiON等构成的钝化层(未示出)覆盖选择性扩散掩模图案36。留下选择性扩散掩模图案36的原因如下。在ρ型区6形成之后，如果去除选择性扩散掩模图案36并将晶圆暴露于大气中，则在P型区的表面与从帽层去除了掩模图案36的区域的表面之间的边界处形成表面能级，这导致暗电流增大。重点是,在MQW结构形成之后,通过全金属有机源MOVPE在同一沉积腔室或石英管65中继续生长，直至完成InP帽层5的形成。换言之，重点是，因为在形成InP帽层5之前未从沉积腔室中取出晶圆50a以通过另一种沉积方法来形成帽层5，所以没有形成再生长界面。即，由于在石英管65中连续地形成InGaAs扩散浓度分布调整层4和InP帽层5，因而界面16和17不是再生长界面。因此，氧浓度和碳浓度两者都低于1E17 (IX IO17) cm_3，并且无漏电流发生，特别是在P型区6与界面17的交叉线处。在本实施例中，在MQW吸收层3上形成具有例如I. Oym的厚度的非掺杂InGaAs扩散浓度分布调整层4。在InP帽层5形成之后，当通过选择性扩散方法从InP帽层5将作为P型杂质的Zn引入至到达MQW吸收层3时，如果高浓度Zn进入MQW结构，则结晶性降 低。设置InGaAs扩散浓度分布调整层4用于调整Zn扩散。如上所述，InGaAs扩散浓度分布调整层4不是必须设置的。通过上述选择性扩散形成ρ型区6，并且在ρ型区6的端部处形成pn结或pi结15。即使当插入InGaAs扩散浓度分布调整层4时，由于InGaAs具有小带隙，因而即使InGaAs未经掺杂，也能够减小光电二极管的电阻。减小的电阻致使响应度增大，从而实现高图像质量的动态图像。优选地，通过全金属有机源MOVPE在InGaAs扩散浓度分布调整层4上外延生长非掺杂InP帽层5至O. 8μπι的厚度，并且晶圆50a放置于同一石英管65中。如上所述，使用三甲基铟(TMIn)和叔丁基磷(TBP)作为源气体。这些源气体的使用允许InP帽层5的生长温度不低于400°C而不高于560°C，并且更优选地，不高于535°C。结果，位于InP帽层5下方的MQW结构中的GaAsSb不会由于热而被损伤，并且MQW结构的结晶性不会降低。当形成InP帽层5时，由于包含GaAsSb的MQW结构设置在InP帽层5的下方，因而衬底温度应当被精确地维持在不低于400°C而不高于560°C的范围。原因如下。如果晶圆被加热到大约600°C JlJGaAsSb由于热而被损伤，并且其结晶性明显降低。如果在低于400°C的温度下形成InP帽层，则源气体分解效率明显降低，并且从而在InP帽层5中的杂质浓度增大。因此，不能得到高质量InP帽层5。如上所述，常规地，通过MBE形成MQW结构。然而，通过MBE生长InP帽层需要固体源作为磷源，这导致安全性方面的问题。此外，在制造效率方面仍有改进的空间。在本发明之前，InGaAs扩散浓度分布调整层与InP帽层之间的界面是曾经暴露于大气的再生长界面。当该再生长界面满足1E17 (1父1017)(^_3或更大的氧浓度、或者^17(IXlO17)cnT3或更大的碳浓度时，该再生长界面可以被识别，这些浓度可以通过二次离子质谱分析来证实。再生长界面和P型区形成交叉线，并且在该交叉线中出现漏电流。这样的漏电流明显降低图像质量。此外，如果使用磷化氢(PH3)作为磷源通过简单的MOVPE生长InP帽层，则磷化氢的分解温度很高。这样的高分解温度诱发下面的GaAsSb的热损伤，且因而降低MQW结构的
结晶性。图6是制造图IA所示的光电二极管50的方法的流程图。在该制造方法中，重要的是，通过仅使用金属有机气体作为源气体(沉积因素3)来降低生长温度(沉积因素2)，以及通过在同一沉积腔室或石英管65中一致地生长各层直至完成InP帽层5的形成来避免形成再结晶界面(沉积因素4)。由此，能够大量地有效地制造具有更小的漏电流、极佳的结晶性以及在近红外的长波长区域中的响应度的光电二极管。上述的光电二极管50包括一个像素。然而，在本发明中，可以一维地或者二维地排列多个像素。图7示出包括光电二极管阵列(半导体器件)50的光学传感器装置10，在该光电二极管阵列50中排列多个像素。省略了诸如透镜的光学组件。虽然图7中示出了由SiON层构成的钝化层43，但实际上在图IA中也设置了钝化层。光电二极管阵列50和图IA所不的光电二极管具有相同的叠层结构，而不同之处在于光电二极管50包括多个光电二极管或像素P。此外，光电二极管阵列50与图IA所示的光电二极管(半导体器件)的相同之处在于，界面16和17不是再生长界面，并且氧、碳等杂质浓度低于1E17 (I X IO17)
图7中，光电二极管阵列50与构成读出IC的CMOS 70连接。CMOS 70的读出电极(未示出)与光电二极管阵列50的像素电极(P侧电极)11经由互连凸点39连接。光电二极管阵列50的像素共用的接地电极(η侧电极)12与CMOS 70的接地电极(未示出)经由凸点12b连接。通过将CMOS 70和光电二极管阵列50组合并逐个像素地对光吸收信息积分，能够实现成像装置等。如上所述，本发明的光电二极管阵列50具有直至长波长区域的响应度以及减小的暗电流(漏电流)。因此，当应用于对动植物的生物体测试、环境监测等时，光电二极管阵列50能够执行闻精度的检验。[示例](示例I——本发明的光电二极管可吸收的长波长区域的不变性)制备了采用具有与图IA所示的半导体器件50相同的结构的光电二极管50作为基本结构，并改变MQW结构的样品。改变每个样品的可吸收长波长区域。根据上述方法制造样品。通过测量PL (光致发光)峰值波长来执行可吸收长波长区域的评价。测量温度为室温(25°C)。本发明的II型(InGaAs/GaAsSb)MQW结构可以是或可以不是意图具有应变补偿超晶格结构。然而，将作为可吸收长波长区域的指标的PL峰值波长极大地受应变(Λ ω )影响。假定在(InGaAs/GaAsSb)中的InGaAs的晶格失配为Δ ω i并且GaAsSb的晶格失配为Λ ω2，则整个MQW结构的晶格失配由Λ ω = {Σ (Λ Co1XInGaAs厚度+ Λ Co2XGaAsSb厚度)} / { Σ (InGaAs厚度+GaAsSb厚度)}定义。因为应变(Δ ω )的影响，所以对通过减小MQW结构中仅GaAsSb层的厚度而产生的效果进行验证需要在监测应变的效果的同时进行。应变可以通过在微小范围内改变InGaAs和GaAsSb的组成以改变晶格失配来改变。在下面描述的样品(本发明示例和比较示例)中，改变组成以改变应变(Δω)。虽然每个样品均包括与应变值的数量一样多的样品，但相同的MQW厚度的样品表不为相同的样品。<本发明示例Α> :制备具有250对InGaAs (5nm厚)和GaAsSb (2nm厚)的MQff结构。MQW结构的总厚度为1750nm (I. 75ym)0<比较示例BI〉:制备具有250对InGaAs (5nm厚)和GaAsSb (5nm厚)的MQff结构。MQW结构的总厚度为2500nm (2. 5ym)0< 比较示例 B2> :制备具有 250 对 InGaAs (3. 5nm 厚)和 GaAsSb (3. 5nm 厚)的 MQff结构。MQW结构的总厚度为1750nm (I. 75ym)0图8中示出了测量的PL峰值波长(中值)。图8阐明了下列事项。(Rl)考虑到即使MQW结构的厚度构成相同，当应变(Λ ω)正增大时PL峰值波长也会缩短这一影响，发现本发明示例A示出与比较示例Β2相同的PL峰值波长。在本发明示例A的MQW结构中的InGaAs的厚度为5nm，并且在比较示例BI的MQW结构中的InGaAs的厚度也为5nm。另一方面，在InGaAs的厚度被减小至3. 5nm的比较示例B2中，PL峰值波长明显向较短波长侧偏移。在本发明示例A中，尽管GaAsSb的厚度被减小至2nm，但如上所述，PL峰值波长仍与比较示例BI的相同。 这一结果表明，在本发明中，即使作为在MQW结构中的化合物半导体对中的一个并且具有较低的价带势能的InGaAs的厚度相同，PL峰值波长也几乎保持不变。这验证了基于上面的等式(1-1)和(2-1)的假定以良好的近似成立。(R2)在此基础上，在本发明示例A中，MQW结构的总厚度从比较示例BI的2. 5 μ m减小至I. 75 μ m,为原来总厚度的70%。这一总厚度的减小极大地减小了空穴在于MQW结构中移动期间消失的速率，并且使利用相同的偏置电压而使空穴和电子加速的电场增大大约
I.43倍。这意味着光电二极管的响应度在整个波长区域上提高。特别地，短波长侧的光可能在MQW结构的入口(端部位置)处被吸收，并且因此，可能受总厚度影响。通过如上所述减小总厚度，能够将已经比长波长侧的响应度低的短波长侧的响应度提高到与长波长侧相同的水平。(示例2——MQff总厚度对响应度的影响)使用示例I的比较示例BI和B2的样品，验证了 MQW总厚度对响应度的影响。在室温(25°C)且-IV的反向偏置电压下测量响应度。入射表面为InP衬底的后表面。图9示出了比较示例BI (总厚度2. 5 μ m)和比较示例B2 (总厚度I. 75 μ m)中的响应度的波长依赖性。波长范围被限定到两个示例都能够进行比较的2 μ m或更低。根据图9，当MQff结构的总厚度从I. 75 μ m (比较示例B2)增大到2. 5 μ m (比较示例BI)，响应度R在大约2μπι的波长处减小大约O. I (A/W)，但响应度在例如大约1.5μπι处的较短波长明显降低。这是因为短波长侧的光可能在其从InP衬底侧一进入MQW结构时就在MQW结构的端部处被吸收。在该位置产生的空穴不能到达P侧电极，除非几乎移动通过MQW结构的整个厚度。因此，考虑到MQW总厚度的影响显著地表现在短波长侧。在MQW总厚度为I. 75 μ m的比较示例B2中，响应度在从I. 3 μ m到2. O μ m的波长范围内几乎是平坦的。通过以上事例I和2验证了下列事项。通过减小构成MQW结构的两个化合物半导体层中具有较高的价带势能的一个(例如，GaAsSb层)的厚度，同时保持另一层(例如，InGaAs层)的厚度为常规的，长波长侧的可吸收波长的极限几乎保持不变。在此基础上，MQff结构的总厚度随着GaAsSb层的厚度减小而减小。因此，能够提高整个波长区域上的响应度。特别地，能够将比长波长侧的响应度低的短波长侧的响应度提高直至与长波长侧相同的响应度水平。以上已经描述了本发明的实施例。然而，以上公开的本发明的实施例仅仅是示例型的，并且本发明的范围不限于本发明的具体实施例。应理解的是，本发明的范围在随附的权利要求书中限定，并包括权利要求书的记载的等同物以及权利要求书的范围内的所有变化。工业适用性根据本发明的光电二极管，通过使用II型MQW结构，能够避免特别是短波长侧的响应度的降低，并且同时提高整个波长区域上的响应度，而不极大地影响可吸收波长的极 限。结果，响应度的波长依赖性变得相对平坦，并且从而能够在近红外的宽波长范围上对具有多个吸收谱的物质(例如，水)或者具有宽广的吸收带的材料或现象执行精确分析。
权利要求
1.一种光电二极管，所述光电二极管形成在III-V族化合物半导体衬底上，并且包括像素，所述光电二极管包括 吸收层，所述吸收层位于所述衬底上，并且具有II型多量子阱(MQW)结构，其中所述MQW结构包括五十对以上的两个不同类型的III-V族化合物半导体层，并且所述两个不同类型的III-V族化合物半导体层中与另一个层相比具有较高的价带势能的层的厚度比所述另一个层的厚度薄。
2.根据权利要求I所述的光电二极管，其中，所述具有较高的价带势能的层的厚度比所述另一个层的厚度薄Inm或更多。
3.根据权利要求I或2所述的光电二极管，进一步包括 帽层，所述帽层位于所述吸收层上，其中 所述像素的位于所述帽层中的区域具有P型导电性，并且所述衬底的后表面为光入射表面。
4.根据权利要求I或2所述的光电二极管，进一步包括 帽层，所述帽层位于所述吸收层上，其中 所述像素的位于所述帽层中的区域具有n型导电性，且光入射在所述帽层上。
5.根据权利要求I至4中任何一项所述的光电二极管，其中，所述衬底为InP衬底。
6.根据权利要求I至5中任何一项所述的光电二极管，其中，所述具有较高的价带势能的层包括Ga、As和Sb。
7.根据权利要求I至6中任何一项所述的光电二极管，其中，所述MQW结构是由InxGa1^xAs (0. 38 彡 x 彡 0. 68)和 GaAsySlvy (0. 36 ^ y ^ 0. 62)的对构成的 II 型 MQW 结构。
8.根据权利要求I至7中任何一项所述的光电二极管，其中，所述光电二极管对具有1500nm的波长的光的响应度为0. 5A/W或更大。
9.根据权利要求3至8中任何一项所述的光电二极管，其中，在所述MQW结构的上表面与所述帽层的底表面之间不存在再生长界面。
10.一种光学传感器装置，所述光学传感器装置采用根据权利要求I至9中任何一项所述的光电二极管。
11.一种制造光电二极管的方法，所述光电二极管形成在III-V族化合物半导体衬底上，并且包括像素，所述方法包括 在所述衬底上生长II型多量子阱(MQW)结构的吸收层的步骤，其中在所述II型MQW结构中，第一 III-V族化合物半导体层和第二 III-V族化合物半导体层是成对的，并且所述第一层的价带势能比所述第二层的价带势能高，并且 在所述MQW生长步骤中，使所述第一层的厚度比所述第二层的厚度薄，并且沉积五十对以上的所述第一和第二层。
12.根据权利要求11所述的制造光电二极管的方法，其中，所述第一层的厚度比所述第二层的厚度薄Inm或更多。
13.根据权利要求11或12所述的制造光电二极管的方法，进一步包括 在所述吸收层上生长帽层的步骤，其中 所述像素的位于所述帽层中的区域具有P型导电性，并且所述衬底的后表面为光入射表面。
14.根据权利要求11或12所述的制造光电二极管的方法，进一步包括 在所述吸收层上生长帽层的步骤，其中 所述像素的位于所述帽层中的区域具有n型导电性，且光入射在所述帽层上。
15.根据权利要求11至14中任何一项所述的制造光电二极管的方法，其中，所述衬底为InP衬底。
16.根据权利要求11至15中任何一项所述的制造光电二极管的方法，其中，所述第一层中包括Ga、As和Sb。
17.根据权利要求11至16中任何一项所述的制造光电二极管的方法，其中，所述MQW结构是由 InxGahAs (0. 38≤ x≤ 0. 68)和 GaAsySlvy (0. 36 ≤ y ≤ 0. 62)的对构成的 II型MQW结构。
18.根据权利要求11至17中任何一项所述的制造光电二极管的方法，进一步包括 在所述MQW生长步骤之后形成包括III-V族化合物半导体的层的步骤，其中 从所述MQW结构的生长开始到所述包括III-V族化合物半导体的层的生长结束，通过全金属有机源MOVPE在生长腔室中执行生长，使得在所述MQW生长步骤与形成所述包括III-V族化合物半导体的层的步骤之间不包括形成再生长界面的步骤。
全文摘要
本发明提供一种光接收元件等，其中能够在II型多量子阱(MQW)结构中防止短波长侧的响应度降低，同时总体提高响应度。该光接收元件特征在于，该光接收元件设置有II型MQW的光接收层(3)，具有像素P，并位于衬底1上，该光接收层(3)形成在由III-V族化合物半导体构成的衬底(1)上，MQW结构包括50对以上的两个不同的III-V族化合物半导体层(3a、3b)。在该成对的两个不同的III-V族化合物半导体层中，具有较高的价带势能的层(3a)的厚度比另一个层(3b)的厚度薄。
文档编号H01L31/10GK102782879SQ20118001271
公开日2012年11月14日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年10月6日
发明者永井阳一, 猪口康博, 石塚贵司, 秋田胜史, 稻田博史, 藤井慧 申请人:住友电气工业株式会社