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公開番号2024166639
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023082855
出願日2023-05-19
発明の名称半導体受光素子
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 31/10 20060101AFI20241122BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】吸収端波長に近い波長において高い量子効率を有する半導体受光素子を提供する。
【解決手段】半導体受光素子は、インジウムリン基板と、第1導電型の第1III-V族化合物半導体層と、第2導電型の第2III-V族化合物半導体層と、第1III-V族化合物半導体層と第2III-V族化合物半導体層との間に設けられた光吸収層と、を備える。第1III-V族化合物半導体層は、インジウムリン基板と光吸収層との間に設けられる。光吸収層は、タイプIIの超格子構造を有する。超格子構造は、ガリウムインジウムヒ素層およびガリウムヒ素アンチモン層を含む。ガリウムインジウムヒ素層が圧縮歪みを有する。ガリウムヒ素アンチモン層が引っ張り歪みを有する。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
インジウムリン基板と、
第１導電型の第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と、
第２導電型の第２ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と、
前記第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と前記第２ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層との間に設けられた光吸収層と、
を備え、
前記第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層は、前記インジウムリン基板と前記光吸収層との間に設けられ、
前記光吸収層は、タイプＩＩの超格子構造を有し、
前記超格子構造は、ガリウムインジウムヒ素層およびガリウムヒ素アンチモン層を含み、
前記ガリウムインジウムヒ素層が圧縮歪みを有し、
前記ガリウムヒ素アンチモン層が引っ張り歪みを有する、半導体受光素子。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記ガリウムインジウムヒ素層のガリウム組成ｘが０．１７以上である、請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項３】
前記ガリウムヒ素アンチモン層のヒ素組成ｙが０．７８以下である、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記ガリウムインジウムヒ素層のガリウム組成ｘが０．４６以下である、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項５】
前記ガリウムヒ素アンチモン層のヒ素組成ｙが０．５２以上である、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項６】
前記ガリウムインジウムヒ素層が、ｎ個のガリウムインジウムヒ素単分子層を含み、
前記ガリウムヒ素アンチモン層が、ｍ個のガリウムヒ素アンチモン単分子層を含み、
ｎおよびｍが１３以上２５以下の整数である、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項７】
前記ガリウムインジウムヒ素層のガリウム組成がｘであり、前記ガリウムヒ素アンチモン層のヒ素組成がｙであるときに、
ｙ≦１．０５４ｘ
２
－２．８０９ｘ＋１．５９４
を満たす、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項８】
前記ガリウムインジウムヒ素層のガリウム組成がｘであり、前記ガリウムヒ素アンチモン層のヒ素組成がｙであるときに、
ｙ≧０．１３７ｘ
２
－０．６２７ｘ＋０．７７５
を満たす、請求項１または請求項２に記載の半導体受光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体受光素子に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、ｎ型インジウムリン（ＩｎＰ）基板上に、歪み補償されたタイプＩＩの超格子構造を有するｐｉｎフォトダイオードを開示する。超格子構造は、ガリウムインジウムヒ素（ＧａＩｎＡｓ）層およびガリウムヒ素アンチモン（ＧａＡｓＳｂ）層を含む。ＧａＩｎＡｓ層は引っ張り歪みを有する。ＧａＡｓＳｂ層は圧縮歪みを有する。
【０００３】
非特許文献２は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、歪み補償されたタイプＩＩの超格子構造を有するｐｉｎフォトダイオードを開示する。超格子構造は、ＧａＩｎＡｓ層およびＧａＡｓＳｂ層を含む。ＧａＩｎＡｓ層は引っ張り歪みを有する。ＧａＡｓＳｂ層は圧縮歪みを有する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Baile Chen, et al, "SWIR/MWIRInP-Based p-i-n Photodiodes with InGaAs/GaAsSb Type-II Quantum Wells" IEEEJOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 47, NO. 9, SEPTEMBER 2011
K. Sugimura, et al,"High-performance extended SWIR photodetectors using strain compensatedInGaAs/GaAsSb type-II quantum wells" Proc. SPIE 10926, Quantum Sensing andNano Electronics and Photonics XVI, 109260E (1 February 2019); doi:10.1117/12.2509148
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧａＩｎＡｓ層が引っ張り歪みを有し、ＧａＡｓＳｂ層が圧縮歪みを有する場合、吸収端波長に近い波長において量子効率が低下することがある。
【０００６】
本開示は、吸収端波長に近い波長において高い量子効率を有する半導体受光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面に係る半導体受光素子は、インジウムリン基板と、第１導電型の第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と、第２導電型の第２ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と、前記第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層と前記第２ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層との間に設けられた光吸収層と、を備え、前記第１ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層は、前記インジウムリン基板と前記光吸収層との間に設けられ、前記光吸収層は、タイプＩＩの超格子構造を有し、前記超格子構造は、ガリウムインジウムヒ素層およびガリウムヒ素アンチモン層を含み、前記ガリウムインジウムヒ素層が圧縮歪みを有し、前記ガリウムヒ素アンチモン層が引っ張り歪みを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、吸収端波長に近い波長において高い量子効率を有する半導体受光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施形態に係る半導体受光素子を模式的に示す断面図である。
図２は、図１の半導体受光素子に含まれる光吸収層を模式的に示す断面図である。
図３は、Ｇａ
ｘ
Ｉｎ
１－ｘ
Ａｓ層のガリウム組成ｘとＧａＡｓ
ｙ
Ｓｂ
１－ｙ
層のヒ素組成ｙとの組み合わせの例を示すグラフである。
図４は、第１実験から第３実験の半導体受光素子の量子効率と波長との関係の例を示すグラフである。
図５は、第１実験の半導体受光素子におけるエネルギーバンド図の一例を示すグラフである。
図６は、第２実験の半導体受光素子におけるエネルギーバンド図の一例を示すグラフである。
図７は、第３実験の半導体受光素子におけるエネルギーバンド図の一例を示すグラフである。
図８は、第４実験の半導体受光素子の量子効率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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