CN102959736B - 光接收器元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光电检测器及其制造方法，其中在从包括1.3μm的短波长侧到长波长侧的近红外区域上抑制灵敏度变化。该光电检测器包括在III-V族半导体衬底上包括GaAsSb层与InGaAs层的重复结构的II型多量子阱结构的吸收层，并在包括1.3μm和2.0μm波长的近红外区域中具有灵敏度。在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率不小于0.5但不大于1.6。

Description

光接收器元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电检测器，以及制造该光电检测器的方法。具体而言，本发明涉及：一种光电检测器，其中的吸收层包含II型多量子阱（下文中简称为“MQW”）结构，其具有灵敏度在近红外的长波长区域；以及一种制造光电检测器的方法。
背景技术
由于在InP衬底上生长的III-V族化合物半导体具有对应于近红外区域的带隙能量，已经研究和开发了采用III-V族化合物半导体的用于通信、分析、夜间摄影等的光电检测器。
非专利文献1公开了在InP衬底上包括InGaAs/GaAsSbⅡ型多量子阱（MQW）吸收层的光电检测器的样品。该光电检测器具有2.39μm的截止波长。示出了波长从1.7μm到2.7μm的谱灵敏度特性。
同时，非专利文献2公开了在InP衬底上包括InGaAs/GaAsSbII型多量子阱（MQW）光电检测器的波长从1μm到3μm（温度为：200K、250K、295K）的光谱灵敏度。在该光电检测器中，InGaAs和GaAsSb中的每个具有5nm的厚度，并且堆叠有150个InGaAs和GaAsSb的配对。光电检测器具有2.3μm的截止频率。
引用列表
非专利文献
[非专利文献1]R.Sidhu等人的“ALong-WavelengthPhotodiodeonInPUsingLattice-MatchedGaInAs-GaAsSbType-IIQuantumWells（使用晶格匹配的GaInAs-GaAsSbII型量子阱的InP上的长波长光电检测器）”，IEEEPhotonicsTechnologyLetters，第17卷，No.12（2005），2715至2717页
[非专利文献2]R.Sidhu等人的“A2.3μmcutoffwavelengthPhotodiodeonInPusinglattice-matchedGaInAs-GaAsSbtypeIIquantumwells（使用晶格匹配的GaInAs-GaAsSbII型量子阱的InP上的2.3μm截止波长光电检测器）”，2005InternationalConferenceonIndiumPhosphideandRelatedMaterials
发明内容
本发明待解决的问题：
在上述光电检测器中，通过使用InGaAs/GaAsSbII型MQW，吸收区向更长的波长移动。因此，II型跃迁引起注意，其中GaAsSb层的价带中的电子跃迁到InGaAs层的导带中。由于GaAsSb层的价带中的电子跃迁到InGaAs层的导带中，II型MQW中的II型跃迁可能发生在InGaAs/GaAsSb界面处。
与此同时，在InGaAs/GaAsSbII型MQW中，与II型跃迁并行地还发生I型跃迁。在I型跃迁中，在GaAsSb层和InGaAs层的价带中的电子跃迁到相应层的导带。在这种情况下，由于I型跃迁而要吸收的光的波长显著地小于由于II型跃迁而要吸收的最大波长。
由于上述光电检测器被假定用于气体分析等，也由于其他原因，对于光电检测器非常重要的是具有比预定值更高的灵敏度，特别是在不小于1.3μm的近红外区域的基本恒定的灵敏度。然而，在上述非专利文献中，虽然前者的光电检测器的灵敏度在从1.8μm到2.3μm的波长基本恒定，但是该灵敏度在的1.7μm的波长处急剧增加。在后者的光电检测器中，虽然灵敏度在长波长一侧是恒定的，但在1.5μm或更短波长处灵敏度急剧下降。必须避免灵敏度的这种变化。
换言之，灵敏度的波长依赖性必须在实际允许的范围之内被平坦化。
本发明的目标是提供：一种光电检测器，在该光电检测器中，在从包括1.3μm的短波长侧到长波长侧的近红外范围上，灵敏度的变化被抑制；以及制造该光电检测器的方法。
问题的解决方案
本发明提供了一种光电检测器，该光电检测器包括在III-V族半导体衬底上，包含第一化合物半导体和第二化合物半导体的重复结构的II型多量子阱（MQW）结构的吸收层，并且在包括1.3μm到2.0μm的波长的近红外区域中具有灵敏度。在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6。
根据本发明的光电检测器包括II型MQW结构。在II型MQW结构中，一个化合物半导体层（以下简称为“a层”，例如，GaAsSb层）在价带能量和导带能量方面高于其他化合物半导体层（以下简称为“b层”，例如，InGaAs层）。然而，由于a层和b层的费米（Fermi）能级彼此一致，相比于具有更高价带能量和导带能量的一个化合物半导体层（a层）的价带，具有更低价带能量和导带能量的另一个化合物半导体层（b层）的导带具有更高的能量级。当光入射到II型MQW结构上时，位于a层的价带中的电子吸收入射光，并且被激发到b层的导带。结果，在a层价带中产生空穴，而被激发的电子位于b层的导带中。通过这种方式，在a层的价带中的电子被激发到b层的导带使得光电检测器能够吸收更低能量的入射光（更长的波长）。这种现象被称为“II型跃迁（吸收）”，该现象发生在a层与b层的界面处。
II型跃迁决定吸收区域上的最大波长，因此，由II型跃迁生产的吸收区域覆盖长的波长区域，该波长区域具有例如1.7μm或更高的上限的最大波长。然而，光电检测器也需要在更短波长区域具有灵敏度。在上述II型MQW结构中，不仅发生II型跃迁，也发生I型跃迁。I型跃迁并不发生在a层与b层的界面上，而是发生在a层与b层中。如从GaAsSb与InGaAs的组合的示例所能看出的，a层与b层的带隙能量大致相同。当在a层或b层中发生I型吸收时，在a层或b层的价带中的电子被激发到每个层的导带，因此在每个层的价带中产生空穴。对于在价带中产生的空穴，I型跃迁与II型跃迁是相同的，并且电子被激发到导带。
在本发明中，通过调节MQW结构的总厚度、MQW结构中相应层的厚度等，能够抑制从包括1.3μm的短波长侧到例如直到2.5μm的长波长侧的范围内灵敏度的变化。
可配置光电检测器使得入射光从衬底侧进入光电检测器。在本发明的光电检测器中，p-侧电极布置在吸收层上，而n-侧电极布置在相对于吸收层位于靠近衬底的a层（或衬底）上。p-侧电极布置在吸收层上的原因如下。已经积累了大量的关于作为用于III-V族化合物半导体的p-型杂质的Zn的技术。通过从包括吸收层的外延层的表面选择性扩散来引入这样的Zn，能够容易地形成像素区域。因此，p-侧电极被布置在外延层的表面上。形成了一个或多个像素区域。当形成多个像素区域时，p-侧电极被排布在每个像素区域中。因此，p-侧电极有时被称为像素电极。另一方面，n-侧电极是共地电极。也就是说，在一个p-侧电极或多个p-侧电极的任何一种情况下，n-侧电极对于相应的像素共用的地电极。
由于p-侧电极和n-侧电极如上所述的排布，所以当吸收现象发生时，无论它是否是I型吸收或是II型吸收，空穴和电子分别被反向偏置下的电场引导至p-侧电极和n-侧电极。
当多个像素二维排布时，用于从像素电极（p-侧电极）读取电荷的线是复杂的，并成为光传播的阻碍。在这种情况下，外延层一侧不能成为光入射表面。因此，光入射到衬底上。由互补金属氧化物半导体（CMOS）等形成的读出IC（ROIC）的读出电极通过互连凸块等传导性地连接到p-侧电极，从而使得读出电极与p-侧电极一对一的相对。
当光从衬底一侧进入光电检测器时，吸收在MQW结构中靠近衬底的部分发生，这生成空穴和电子。已知空穴的迁移率低于电子。即使利用反向偏置下的电场，具有低迁移率的空穴也应行进穿过很多个量子阱电势而到达p-侧电极。相比之下，具有高迁移率的电子行进相对较短的距离而到达在衬底上的或与衬底相接触的缓冲层上的n-侧电极。
其中入射光从衬底侧进入光电检测器的结构例如是其中抗反射（AR）层提供在衬底后表面上的结构。
MQW结构的总厚度可以不小于0.5μm，并且不大于3.5μm。当空穴从靠近衬底的位置到达像素电极时，MQW结构的总厚度极大地影响具有低迁移率的空穴，而无论跃迁类型是I型还是II型。当总的MQW厚度不大于3.5μm时，由光吸收而导致的空穴行进穿过几乎MQW结构的整个厚度（因为光吸收发生在衬底附近），并且容易地到达像素电极，而不管跃迁类型是I型还是II型。
另一方面，当总的MQW厚度小于0.5μm时，I型跃迁不能充分地增加，或不能增加配对的数目以确保由II型跃迁造成的灵敏度。总之，无法实现充分高的灵敏度。
第一化合物半导体的厚度和第二化合物半导体的厚度可以是不小于0.75nm，但不大于5nm。
当在MQW结构中的相应层的厚度减小到5nm或更小时，由于在量子阱内跃迁的I型跃迁导致的光吸收的容易程度与由于在量子阱界面处的跃迁的II型跃迁导致的光吸收的容易程度并没有很大不同。因此，由I型跃迁产生的光吸收的区域与由II型跃迁产生的光吸收的区域并没有很大不同。因此，由I型跃迁产生的空穴到达像素区域的容易程度与由II型跃迁产生的空穴到达像素区域的容易程度并没有很大不同。因此，在对应于I型跃迁的波长处的灵敏度与在对应于II型跃迁的波长处的灵敏度并没有很大不同，因而平坦化了灵敏度的波长依赖性。
另一方面，当量子阱厚度大于5nm时，I型跃迁可能发生在靠近衬底的区域（对应于I型跃迁的波长的光可能在靠近衬底的区域被吸收），而对应于II型跃迁波长的光到达靠近像素区域的区域（p-型区域）（对应于II型跃迁波长的光不太可能在靠近衬底的区域被吸收）。因此，相比于由I型跃迁产生的空穴，由II型跃迁产生的空穴更有可能到达像素区域（p-型区域）。因此，在对应于I型跃迁的波长处的灵敏度减小，而在对应于II型跃迁的波长处的灵敏度增加，因此灵敏度的波长依赖性增加。出于上述原因，在MQW结构中相应层的厚度不大于5nm。
另一方面，当相应层的厚度小于0.75nm时，界面态密度变得过高，而由I型跃迁产生的灵敏度变得过低。因此，不能确保整体结构的灵敏度平坦。出于上述原因，相应层的厚度优选地不小于0.75nm。
衬底可由InP构成，而MQW结构可以是InxGa1-xAs（0.38≤x≤0.68，以下简称为“InGaAs”）与GaAs1-ySby（0.36≤y≤0.62，以下简称为“GaAsSb”）的重复结构。由此，可以通过使用现有设备而获得II型MQW结构，该结构在近红外的长波长区域具有均匀的灵敏度。
包括MQW结构的InP基的外延层被提供在InP衬底上。InP窗口层可以被提供在InP基的外延层的上表面，并且在InP基的外延层的底表面与前表面之间可以不形成再生长界面。
再生长界面是以下述方式生长的在第一结晶层和第二结晶层之间的界面，第一结晶层是通过预定的生长方法来生长，并暴露于大气中，而此后第二结晶层通过另一生长方法生长在第一结晶层上并与之相接触。通常，氧和碳作为杂质以高浓度混合。高浓度是指例如1×1018cm-3或更高的原子浓度。由于本发明的半导体器件优选地并不具有这样的再生长界面，所以可以确保直至InP窗口层的表面上的优良的结晶度，从而有助于减少暗电流。
进一步地，能够高效率地制造光电检测器。即，如下文所述，由于通过全金属有机源MOVPE来一致地生成从缓冲层到MQW结构到含有磷的InP窗口层的层，所以可以在同一生长室内连续地进行这些层的制造。另外，虽然形成了例如含有磷的InP窗口层，但是由于固体磷不被用作源，所以没有磷会附着在生长室的内壁上。因此，不太可能在维护时发生引燃等，从而导致优良的安全性。
本发明提供了一种制造光电检测器的方法，该光电检测器包括在III-V族半导体衬底上的包括第一化合物半导体和第二化合物半导体的重复结构的II型多量子阱（MQW）结构的吸收层，并在包括1.3μm到2.0μm的波长的近红外区域中具有灵敏度。在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6。
通过采用上述制造方法可以容易地获得光电检测器，在该光电检测器中，灵敏度的波长依赖性在近红外区域被平坦到一个使得在实际应用中不会引发问题的水平。
光电检测器可以被配置为使得入射光从衬底侧进入光电检测器。因此，例如，AR层可以提供在衬底的后表面，而二维排布的像素电极可以由互连凸块传等导性地连接到ROIC的读出电极，从而使得读出电极与像素电极一对一的相对。
MQW结构的总厚度可以不小于0.5μm，但不大于3.5μm。如上所述，这个总MQW厚度允许光电检测器保持预定水平或更高的灵敏度。
第一化合物半导体层的厚度与第二化合物半导体层的厚度可以不小于0.75nm，但是不大于5nm。因此，可以在保持灵敏度的同时使灵敏度在从1.3μm的波长到2.5μm的波长的范围上平坦。
衬底可以包括InP，而MQW结构可以是InGaAs与GaAsSb的重复结构。因此，在由于I型和II型跃迁而增加灵敏度的同时，可以改善灵敏度的波长依赖性在上述近红外区域的平坦性。
包括MQW结构的InP基的外延层位于InP衬底上，而InP窗口层提供在InP基的外延层的表面上。通过仅使用金属有机源的金属有机气相外延，可以在InP衬底上一致地生长包括MQW结构的InP基的外延层与InP窗口层。仅使用金属有机源的金属有机气相外延是一种生长方法，其中由有机材料和金属的化合物构成的金属有机源被用于作为气相外延的全部源，并被称为“全金属有机源MOVPE”。
根据上述方法，可以以高效率地制造上述光电检测器。也就是说，由于直至含有磷的InP窗口层的层都通过全金属有机源MOVPE来一致地生长，所以可以在同一生长室中连续地进行这些层的制造。由于生长的层没有再生长界面，所以可以获得外延层的良好的结晶度。因此，可以实现暗电流等的减少。进一步地，当形成含有磷的InP窗口层时，因为固体磷不被用作源，虽有没有磷会附着在生长室的内壁上。因此，不太可能在维护时发生引燃等，从而导致优良的安全性。
全金属有机源MOVPE具有另一优点，可以形成在相应层之间具有明显异质界面的MQW结构。具有明显异质界面的MQW结构允许高精度的光谱测量等。另外，通过全金属有机源MOVPE来生长MQW，可以制造高质量的II型MQW结构，因而在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率可以较容易地保持在不小于0.5且不大于1.6的范围内。
在MQW的形成工艺中，可以在不低于400℃且不高于560℃的温度形成MQW结构。由此，获得具有优良结晶度的MQW结构，并可进一步减小暗电流。该温度是指由包括IR照相机和IR光谱仪的高温测度计来监测的衬底表面温度。因此，准确的讲，衬底表面温度是正在衬底上生成的外延层的表面的温度。虽然该温度有各种名称，诸如“衬底温度”、“生长温度”、“沉积温度”等，其每一个都是指所监测的温度。
发明的有益效果
根据本发明的光电检测器等，可以使得在从1.3μm的波长到长波长侧的近红外区域内灵敏度的波长依赖性平坦到在实际使用中不会引起问题的水平。也就是说，通过使得在MQW结构中I型吸收与II型吸收在它们之间没有大的不同，在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率可以被保持在预定范围之内。MQW结构中相应层的厚度的减少以及MQW结构的总厚度的减少可以极大地有助于灵敏度的波长依赖性的平坦性。此外，由于例如通过全金属有机源MOVPE一致地生成从MQW吸收层到InP窗口层的层，因而可以实现高的生产效率。进一步地，因为生长室的内壁上不会附着磷，所以可以实现优良的安全性。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例1的光电检测器的图。
图2是示出了图1所示的MQW结构的相应层的图。
图3是用于说明通过使用MQW带结构的吸收现象的图。
图4A是示出了量子阱厚度x1和x2对量子势阱中形成的基态能级的影响的示意图，其中ECb表示InGaAs的导带中的基态的能级，而EVb表示GaAsSb的价带的基态能级。
图4B是示出了量子阱厚度x1和x2对量子势阱中形成的基态的能级的影响的示意图，其中ECb表示InGaAs的导带中的基态能级，而EVb表示GaAsSb的价带的基态能级。图4B中的量子阱厚度x1和x2小于图4A中的厚度。
图5A是示出了量子阱厚度x1和x2与空穴的流动性之间的关系的示意图。
图5B是示出了量子阱厚度x1和x2与空穴的流动性之间的关系的示意图。图5B中的量子阱厚度x1和x2要大于图5A中的厚度。
图6是示出以下范围的曲线图，当在2.0μm波长处的灵敏度为0.5A/W（实心圈）和0.7A/W（空心圈）时，在1.3μm波长处的灵敏度是在2.0μm波长处的灵敏度的0.5至1.6倍。
图7是示出了在用于全金属有机源MOVPE的沉积设备中的管道等的图。
图8A是示出了金属有机分子的流动和热量流动的图。
图8B是示出了在衬底表面处的金属有机分子的图。
图9是示出了制造图1所示的光电检测器50的方法的流程图。
图10是示出了根据本发明实施例2的包括光电检测器阵列（半导体器件）的光学传感器装置的图。
具体实施方式
（实施例1）
图1是根据本发明实施例1的光电检测器50的图。光电检测器50包括在InP衬底1上的InP基的半导体分层结构（外延晶元），该结构具有如下的构造。
（InP衬底1/InP缓冲层2/II型（InGaAs/GaAsSb）MQW吸收层3/InGaAs层4/InP窗口层5）
p-型区域6位于从InP窗口层5的表面到InGaAs层4的内部。通过从SiN膜的选择性扩散掩膜图案36的开口选择性扩散作为p-型杂质的Zn形成p-型区域6。通过调节选择性扩散掩膜图案36的开口，可以将p-型区域6形成为与各侧表面分开预定的距离。由AuZn构成的p-侧电极11被布置在p-型区域6之上并与其欧姆接触，而由AuGeNi构成的n-侧电极12被布置在InP衬底1的后表面并与其欧姆接触。在这种情况下，InP衬底1掺杂有n-型杂质，并具有预定水平的导电率。光电检测器50具有在InP衬底1的后表面上提供的SiON抗反射层35，并且被用来使得光入射在InP衬底的后表面的上。在II型MQW吸收层3上，在对应于p-型区域6的边界前端的位置形成p-n结15。通过在p-侧电极11与n-侧电极12之间应用反向偏置电压，在n-型杂质浓度更低的一侧（n-型杂质背景）形成更大的耗尽层。作为n-型杂质浓度（载流子浓度），在InGaAs层4和MQW吸收层3中的背景杂质浓度大约为5×1015cm-3或更低。p-n结15的位置是由InGaAs层4的背景杂质浓度（n-型载流子浓度）与作为p-型杂质的Zn的浓度剖面之间的相交点（相交面）来确定的。提供InGaAs层4以便调节构成吸收层3的MQW中的p-型杂质的浓度分布。然而，可以不必形成InGaAs层4。在吸收层3中，Zn的浓度优选为5×1016cm-3或更低。
当等待光吸收时，耗尽层延伸通过InGaAs层4进入MQW吸收层3。耗尽层延伸直至MQW结构中靠近缓冲层2的位置。当光入射在InP衬底1上时，在耗尽层靠近InP衬底1的位置发生吸收。该吸收的结果是，在导带中产生电子而在价带中产生空穴。由于反向偏置下的电场，电子被驱动到n-侧电极12，而空穴被驱动到p-侧电极。空穴的迁移率显著地低于电子的迁移率。总之，由于在MQW结构中靠近InP衬底1的位置发生吸收，所以空穴应行进穿过数百个量子阱电势。因此，在价带中产生的空穴中，大量空穴不能到达p-侧电极11，其结果是导致灵敏度下降的重要因素。
根据本实施例的光电检测器50，其特征具有以下几点。
（1）InGaAs与GaAsSb的配对数目不少于50个，但不多于500个。
（2）InGaAs与GaAsSb的厚度皆不小于0.75nm，但不大于5nm。
（3）MQW结构的总厚度z不小于0.5μm，但不大于3.5μm。
（4）1.3μm波长处的灵敏度与2.0μm波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6。
通过满足条件（1）、（2）和（3），容易满足条件（4）。
要求配对的数目不少于50个（条件（1））是为了增加InGaAs/GaAsSb界面的数目，以便增加由II型跃迁产生的灵敏度。这是由于II型跃迁（吸收）发生在界面处。虽然本发明意图的光电检测器增加了在II型跃迁主要发生的波长范围内的灵敏度，但是如果配对的数目超过500个，则相比于I型跃迁，II型跃迁可能会过量地发生，这使得难以使灵敏度的波长依赖性平坦。在本发明的光电检测器中，为了首先确保在长波长侧的灵敏度，如上所述确保必要数目的配对。因此，本发明的光电检测器是基于以下前提，II型跃迁的发生多于I型跃迁，即，II型跃迁过多，而不是I型跃迁。同样在下面的说明中，也假定II型跃迁是过多的，即，充分确保在长波长侧的灵敏度。
图2是示出了构成吸收层3的MQW结构中的层的图。每个GaAsSb层的厚度为x1，而每个InGaAs层的厚度为x2。厚度x1与厚度x2之差小于±1.0nm。除非另外说明，厚度x1与厚度x2可以认为是相同的。
图3是用于解释通过使用MQW带结构的吸收现象的图。通过位于GaAsSb层（InGaAs层）的价带EV上部的电子吸收对应能量（h(c/λ1），其中λ1是波长，h是普朗克常数，而c是介质中的光速）的光，并且被激发到该层的导带EC，来产生I型跃迁（吸收）。在InGaAs/GaAsSb的MQW结构中波长λ1约为1.7μm或更小。阈值波长λ1并不十分精确，而是可以大致地估计。波长λ1小于产生后文描述的II型跃迁的光的波长λ2。也就是说，在发生I型跃迁的同一层中价带与导带之间的能隙要大于发生II型跃迁的。
通过位于GaAsSb层的价带的上部的电子吸收对应能量为h(c/λ2）的光并且被激发到相邻的InGaAs层的导带，来产生II型跃迁。在InGaAs/GaAsSb的MQW结构中，波长λ2超过约1.7μm。波长λ2大于产生I型跃迁的光的波长λ1。
在I型跃迁与II型跃迁中，空穴产生在价带中，并且应当在到达p-侧电极之前行进穿过不均匀的量子阱电势。同样地，电子也行进穿过不均匀的量子阱电势而到达n-侧电极。然而，由于电子产生的位置靠近InP衬底，所以电子应行进穿过的量子阱电势的数目较小。总之，电子的迁移率要显著大于空穴的迁移率。因此，电子不能到达n-侧电极的情况并不造成问题。
通过减小MQW结构中相应层的厚度，即使空穴的迁移率低，由于I型跃迁与II型跃迁而产生的空穴也更可能穿过多个量子阱而到达p-侧电极。
（i）I型吸收：
InGaAs与GaAsSb层的价带中的电子被激发到相应层的导带，并由此在价带中产生空穴。如上所述，除非行进穿过多个量子阱电势（几乎等于配对数=重复数），否则空穴不能到达p-侧电极。无论空穴产生的位置在哪里，甚至是在InGaAs的价带中产生的空穴，也在GaAsSb的价带底部以基态移动。一旦进入GaAsSb的价带的空穴应穿过量子阱电势而到达相邻的InGaAs的价带。如果减小了量子阱的厚度，则GaAsSb的价带的基态能量会离开底部，并接近相邻的InGaAs的价带的能量。这类似于以下现象，当作为波的电子被限制在量子阱电势中并且量子阱窄时，电子会以高能量振动。
图4A是示出了量子阱厚度x1与x2对在量子阱电势中形成的基态的影响的示意图。基态是电子或空穴可以在量子阱电势中获得的最小能量的状态。基态并不是零能量状态，而是具有预定的能量。图4B所示的量子阱厚度x1与x2小于图4A所示的量子阱厚度。当量子阱厚度减小时，量子阱电势也自然地变窄。结果，基态的能量增加（0<ΔE2<ΔE1）。
因为基态能量增加，所以其他激发态的能量也增加。因此，基态的能量增加等价于升高GaAsSb的价带。在这种情况下，空穴可以进入GaAsSb的价带，但也能容易地离开该价带。结果，空穴被允许容易地在MQW结构中移动。
（ii）II型吸收：
在GaAsSb的价带中的量子阱电势通过InGaAs的价带而形成在GaAsSb的两侧。由于价带中的空穴占据靠近价带底部的基态，所以空穴应当行进穿过能量势垒而到达相邻的InGaAs的价带。如果减小量子阱的厚度，则价带中基态的能量会接近相邻InGaAs的价带的能量。因此，由于光吸收而在价带中产生的空穴变得在该价带中更可能移向相邻InGaAs的价带。不仅对于在移动的初始步骤中已经落入GaAsSb的价带中的空穴，还是对于在漂移期间已经落入该价带的空穴，都是这样。
图5A是示出了量子阱厚度x1和x2与空穴流动性之间的关系的示意图。图5A所示的量子阱厚度x1和x2要比图5B所示的厚度更薄。通过减小量子阱厚度x1和x2，由I型跃迁产生的空穴和由II型跃迁产生的空穴都变得更有可能到达如图5A所示的p-型区域。
当MQW结构中相应层的厚度减小到5nm或更小时，由于在MQW内的跃迁的I型跃迁的光吸收的容易程度与在MQW界面处的跃迁的II型跃迁的光吸收的容易程度并没有很大的不同。因此，由I型跃迁产生的光吸收的区域与由II型跃迁产生的光吸收的区域并没有很大的不同。因此，由I型跃迁产生的空穴到达像素区域的容易程度与由II型跃迁产生的空穴到达像素区域的容易程度并没有很大的不同。因此，在对应于I型跃迁的波长处的灵敏度与在对应于II型跃迁的波长处的灵敏度并没有很大的不同，由此平坦化了灵敏度的波长依赖性。
另一方面，当MQW结构中相应层的厚度大于5nm时，或当MQW结构的总厚度大于3.5μm时，在靠近衬底的区域可能发生I型跃迁（换句话说，对应于I型跃迁的波长的光可能在靠近衬底的区域被吸收），而对应于II型跃迁的波长的光到达靠近像素区域的区域（p-型区域）（换句话说，对应于II型跃迁的波长的光不太可能在靠近衬底的区域被吸收）。因此，相比于由I型跃迁产生的空穴，由II型跃迁产生的空穴更可能到达像素区域（p-型区域）。因此，在对应于I型跃迁的波长处的灵敏度会减小，而在对应于II型跃迁的波长处的灵敏度会增加，因此增加了灵敏度的波长依赖性。由于上述原因，相应层的厚度不大于5nm，而MQW结构的总厚度不大于3.5μm。
另一方面，当MQW结构中相应层的厚度小于0.75nm时，界面态密度变得过高，而由I型跃迁产生的灵敏度变得过低。在这种情况下，不能确保在整个范围内灵敏度的平坦性。出于上述原因，相应层的厚度优选地不小于0.75nm。
在本发明的光电检测器中，通过满足上述条件（1）、（2）和（3），在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率易于被设置为不小于0.5，但不大于1.6。图6是示出以下范围的曲线图，其中在2.0μm波长处的灵敏度是0.5A/W与0.7A/W的情况下，在1.3μm波长处的灵敏度是在2.0μm波长处的灵敏度的0.5到1.6倍。作为在2.0μm波长处的灵敏度，0.5A/W与0.7A/W为适当的值。显然地，图6所示的灵敏度的范围确保具有在实际使用中不会产生问题的平坦性。
<MQW生长方法>
下面将给出制造方法的描述。制备InP衬底1。在InP衬底1上，InP缓冲层2、II型（InGaAs/GaAsSb）MQW吸收层3、InGaAs扩散浓度分布调节层4，以及InP窗口层5通过全金属有机源MOVPE来生长。下面将详细描述生长II型（InGaAs/GaAsSb）MQW吸收层3的方法。
图7示出了用于全金属有机源MOVPE的沉积设备60的管道系统等。石英管65置于反应室63的内部，而源气体被引入石英管65中。在石英管65中，基座66被可旋转地且密封地放置。基座66被提供有用于加热衬底的加热器66h。在沉积期间晶圆50a的表面温度由穿过在反应室63的顶板提供的窗口69的红外测温计61来监测。所监测的温度被称为进行生长的温度，或沉积温度，或衬底温度等。在本发明的制造方法中，当描述在不低于400℃但不高于560℃形成MQW结构时，这个从400℃到560℃的温度范围是由温度监测器测量到的温度。从石英管65的强制排出是通过真空泵来执行的。
源气体通过连接到石英管65的管道来供应。全金属有机源MOVPE的特点是全部源气体以金属有机气体的形式来供应。虽然掺杂剂等的源气体在图7中并未示出，但是掺杂剂也是以金属有机气体的形式来供应的。金属有机气体被引入恒温池中，并保持在恒定的温度。氢气（H2）和氮气（N2）被用作载体气体。金属有机气体由载体气体承载，并通过真空泵排出来引入到石英管65中。载体气体的量由质量流量控制器（MFC）来精确地控制。多个MFC、电磁阀等由微型计算机来自动控制。
下面将描述制造晶元50a的方法。首先，n-型InP缓冲层2在S-掺杂的n-型InP衬底1上外延生长到10nm的厚度。四乙基硅烷（TeESi）被用作n-型掺杂剂。此时，三甲基铟（TMIn）与叔丁基磷（TBP）被用作源气体。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InP缓冲层2的生长温度约为600℃或更低，底层InP衬底的结晶度不会由于600℃左右的加热而劣化。然而，当形成InP窗口层时，由于包括GaAsSb的MQW结构被布置在InP窗口层的下方，所以衬底温度需要精确地维持在例如不低于400℃但不高于560℃的范围内。理由如下。如果晶元被加热至约600℃，则GaAsSb会由于加热而损坏，而其结晶度会显著劣化。此外，如果以低于400℃的温度形成InP窗口层，则源气体分解效率会显著降低，并由此在InP层中的杂质浓度会增加。因而，不能获得高质量的InP窗口层。接下来，在InP缓冲层2上生长n-型掺杂的InGaAs层到0.15μm（150nm）的厚度。在图1中，InGaAs层也被包括在缓冲层2中。
接下来，形成II型MQW吸收层3，该II型MQW吸收层3具有InGaAs/GaAsSb作为一对量子阱。如上所述，在量子阱结构中，GaAsSb优选地具有不小于3nm但小于10nm的厚度x1，而InGaAs3b优选地具有小于x1±1.0nm的厚度。在图1中，250对量子阱被沉积以形成MQW吸收层3。为了GaAsSb的沉积，使用了三乙基镓（TEGa）、叔丁基砷（TBAs）和三甲基锑（TMSb）。为了InGaAs的沉积，也可以使用TEGa、TMIn和TBAs。所有的源气体是有机金属气体，而每个化合物的分子量都很大。因此，在不低于400℃但不高于560℃的相对较低的温度完全分解源气体，从而有助于晶体生长。可以通过利用全金属有机源MOVPE来形成MQW吸收层3而使得在量子阱的界面处的组分变化明显。结果，可以实现高精度的分光光度测量。
可使用三乙基镓（TEGa）或三甲基镓（TMGa）作为镓（Ga）的源。优选地使用TEGa，因为TEGa在降低晶体的杂质浓度上优于TMGa。特别地，当使用TMGa时，作为量子阱层中的杂质的碳的浓度是1×1016cm-3或更高，而当使用TEGa时，该浓度小于1×1016cm-3。可使用三甲基铟（TMIn）或三乙基铟（TEIn）作为铟（In）的源。优选地使用TMIn，因为TMIn在In化合的可控性上优于TEIn。可以使用叔丁基砷（TBAs）或三甲基砷（TMAs）作为砷（As）的源。优选地使用TBAs，因为TBAs在降低晶体的杂质浓度上优于TMAs。特别地，当使用TMAs时，作为量子阱层中的杂质的碳的浓度是1×1016cm-3或更高，而当使用TBAs时，该浓度小于1×1016cm-3。因此，可以获得其中MQW结构具有降低的杂质浓度与良好的结晶性的半导体器件。结果，如果该半导体器件例如被应用于光电检测器，则可以获得具有降低了暗电流和高灵敏度的光电检测器。进一步地，通过使用该光电检测器，可以实现能够获取更清晰的图像的光学传感器装置，诸如成像系统。
接下来，将描述在通过全金属有机源MOVPE来形成MQW结构3的工艺中源气体是如何流动的。源气体通过管道被输送、被引入到石英管65中，并且被排出。
可以通过增加管道的数目来将多种源气体供应到石英管65。例如，即使使用几十种源气体，也通过电磁阀的打开/关闭来控制源气体。
根据电磁阀的打开/关闭，进入石英管65的每种源气体的流被接通/关断，源气体的流速通过图7所示的质量流量控制器（MFC）来控制。然后，通过真空泵将源气体从石英管65中强制排出。源气体的流并不中断，而是平稳地并自动地进行。因此，在形成量子阱配对时可以迅速地切换组分。
由于基座66如图7所示旋转，所以源气体的温度分布不具有如源气体的温度在源气体入口侧比源气体出口侧要更高/更低这样的方向性。另外，由于晶圆50a在基座66上转动，所以在晶圆50a的表面附近的源气体流为湍流状态。因此，除了接触晶圆50a的源气体之外，即使靠近晶圆50a表面的源气体在从气体入口侧朝向气体出口侧的方向上具有很大的速度分量。因此，从基座66通过晶圆50a流向源气体的热量，大部分与排出气体一起不断地被排出。
这将导致在从晶圆50a通过其表面到源气体空间的垂直方向上的大的温度梯度或温度间隙。
另外，在本发明的实施例中，衬底温度被设置在不低于400℃但不高于560℃的低温范围内。当在这种低温衬底表面温度下执行使用诸如TBAs的金属有机源的全金属有机源MOVPE时，源的分解效率高。因此，在非常接近晶圆50a的区域中流动并有助于MQW结构生长的源气体被限定为那些有效地分解为生长所需形式的气体。
图8A示出了金属有机分子的流动以及热量的流动，而图8B是示出了在衬底表面上的金属有机分子的示意图。这些图用于说明表面温度的设置对于在MQW结构的异质界面处获得清晰的组分变化是重要的。
虽然假设晶圆50a的表面在监测的温度下，在晶圆表面稍上方的源气体空间中，如上所述，发生急剧的温度下降或大的温度间隙。因此，在使用分解温度为T1℃的源气体的情况下，衬底表面温度被设置在（T1+α），而α是考虑到温度分布的变化等来确定的。在从晶圆50a表面到源气体空间发生急剧温度下降或较大温度间隙的情况下，如果如图8B所示的大尺寸金属有机分子对着晶圆表面流动，则分解后的并有助于晶体生长的化合物分子被认为是限于接触晶圆表面的分子，以及那些在距晶圆表面等同于少量金属有机分子的厚度的范围内的分子。因此，如图8B所示，认为接触晶圆表面的金属有机分子，以及位于距晶圆表面等同于少量金属有机分子的厚度的范围内的金属有机分子主要有助于晶体生长，而位于该范围以外的金属有机分子不大可能被分解，并从石英管65中被排出。当在晶圆50a的表面附近的金属有机分子被分解并有助于晶体生长时，位于该范围之外的金属有机分子会进入该范围内作为补充分子。
以相反的角度来看，通过将晶圆表面温度设置为稍高于金属有机分子的分解温度，参与晶体生长的金属有机分子的范围可以被限制在晶圆50a的表面上薄的源气体层。
如从上面的描述可以理解的，当通过使用电磁阀切换气体来引入适合于上述配对的化学组分的源气体而使用真空泵强制排出气体时，执行晶体生长使得在之前的化学组分的晶体以轻微的惯性生长之后，能够生长已切对其切换源气体的化学组分的晶体，而不受之前的源气体的影响。结果，可以使得在异质界面处的组分变化清晰。这样清晰的组分变化意味着之前的源气体基本上不留在石英管65中，并且是由于在非常接近于晶圆50a区域中流动并且有助于MQW结构的生长的源气体被限定为有效分解为生长所需形式的那些源气体（沉积因素1）。具体而言，如图7所示，在量子阱中的两个层之中的一个形成之后，通过打开/关闭电磁阀引入用于形成另一个层的源气体，而使用真空泵强制排出该气体。此时，虽然一些参与晶体生长的金属有机分子以轻微惯性残留，但是可以充当补充分子的一个层中的分子已几乎被排空。由于晶圆表面温度被设置为接近金属有机分子的分解温度，所以参与晶体生长的金属有机分子的范围（距晶圆表面的范围）减小了。
在形成MQW结构的情况下，如果在约600℃的温度下生长MQW结构，在MQW结构的GaAsSb层中发生相分离，这使得不可能实现洁净而平坦的MQW结构的晶体生长表面，并不可能实现具有优良周期性和结晶度的MQW结构。因此，生长温度被设置在不低于400℃但不高于560℃的范围内（沉积因素2），并且采用全金属有机源MOVPE作为用于该生长的沉积方法，其中具有高分解效率的金属有机气体被用作全部源气体（沉积因素3）。沉积因素1显著地依赖于沉积因素3。
<半导体器件的制造方法>
在图1所示的半导体器件50中，InGaAs扩散浓度分布调节层4位于II型MQW吸收层3上，而InP窗口层5位于InGaAs扩散浓度分布调节层4上。从布置在InP窗口层5的表面上的选择性扩散掩膜图案36的开口选择性地扩散作为p-型杂质的Zn，从而形成p-型区域6。p-n结或p-i结15形成在p-型区域6的端部。反向偏置电压被施加到p-n结或p-i结15以形成耗尽层，耗尽层捕捉由光电转换产生的电荷，因此使得像素的亮度响应于电荷量。p-型区域6或p-n结（p-i结）15是构成像素的主要部分。与p-型区域6欧姆接触的p-侧电极11是像素电极，并且在p-侧电极11和设置为接地电压的n-侧电极12之间逐像素地读出电荷量。在围绕p-型区域6的InP窗口层的表面上，照原样留下选择性扩散掩膜图案36。而且，由SiON等构成的钝化层（未示出）覆盖了选择性扩散掩膜图案36。选择性扩散掩膜图案36被留下的原因如下。在形成p-型区域6之后，如果选择性扩散掩膜图案36被去除并且晶圆被暴露于大气，则在窗口层的p-型区域的表面与掩膜图案36被去除的区域的表面之间的边界处形成表面能级，这会导致暗电流的增加。
这一点很重要，在MQW结构形成之后，通过全金属有机源MOVPE在相同的沉积室或石英管65中继续生长，直到完成InP窗口层5的形成。
换句话说，这一点很重要，因为在形成InP窗口层5之前没有从沉积室取出晶圆50a来通过另一种沉积方法形成窗口层5，因而没有形成再生长界面。也就是说，由于InGaAs扩散浓度分布调节层4和InP窗口层5连续地形成在石英管65中，所以界面16和17不是再生长界面。因此，氧浓度和碳浓度都低于1×1018cm-3，并且特别是在p-型区域6与界面17相交的线处没有出现漏电流。
在本实施例中，具有例如1.0μm厚度的非掺杂的InGaAs扩散浓度分布层4形成在MQW吸收层3上。在形成InP窗口层5之后，当通过选择性扩散方法将作为p-型杂质的Zn从InP窗口层5引入MQW吸收层3时，如果高浓度的Zn进入MQW结构，则结晶度会劣化。提供InGaAs扩散浓度分布层4用于调节Zn的扩散。如上所述，不是必须提供InGaAs扩散浓度分布层4。
由上述选择性扩散形成p-型区域6，而p-n结或p-i结15形成在p-型区域6的端部。甚至当插入InGaAs扩散浓度分布调节层4时，由于InGaAs具有较小的带隙，即使InGaAs没有掺杂，光电检测器的电阻也可能减小。电阻的降低导致了响应性的增加，从而实现高图像质量的运动图像。
优选地，在晶圆50a被放置在相同的石英管65内的情况下，通过全金属有机源MOVPE在InGaAs扩散浓度分布调节层4上外延生长未掺杂的InP窗口层5至0.8μm的厚度。如上所述，三甲基铟（TMIn）及叔丁基磷（TBP）被用作源气体。
这些源气体的使用允许InP窗口层5的生长温度不低于400℃但不高于560℃，并且更为优选地不高于535℃。结果，在MQW结构中位于InP窗口层5下方的GaAsSb层不会由于加热而损坏，而MQW结构的结晶度不会劣化。当形成InP窗口层5时，由于包括GaAsSb的MQW结构布置在InP窗口层5下方，衬底温度应该精确地维持在不低于400℃但不高于560℃的范围内。其原因如下。如果晶圆被加热至约600℃，则GaAsSb会由于加热而损坏，并且其结晶度会显著劣化。如果在低于400℃的温度下形成InP窗口层，则源气体的分解效率会显著降低，而由此增加了在InP窗口层5中的杂质浓度。因而不能获得高质量的InP窗口层5。
常规地，MQW结构必须通过MBE来形成。然而，通过MBE生长InP窗口层需要固体源作为磷源，从而导致在安全等方面的问题。另外，在生产效率方面也有改进的空间。
在本发明之前，InGaAs扩散浓度分布调节层与InP窗口层之间的界面一旦暴露于大气就是再生长界面。当满足大于等于1×1018cm-3的氧浓度或大于等于1×1018cm-3的碳浓度中的至少一个时，该再生长界面可以被识别，其中这些浓度可通过二次离子质谱分析来确认。
再生长界面和p-型区域形成相交线，并且漏电流发生在该相交线。这样的漏电流显著降低劣化图像质量。
另外，如果通过简单的MOVPE来生长InP窗口层，则磷化氢（PH3）被用作磷源，并且磷化氢的分解温度高。这样高的分解温度会导致底层GaAsSb的热损坏，并因此MQW结构的结晶度劣化。
图9是制造图1所示的光电检测器50的方法的流程图。在该制造方法中，重要的是通过仅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），并通过在相同的沉积室或石英管65中一致地形成层来避免再结晶界面的形成（沉积因素4）。
由此，可以高效率地大量生产具有较小漏电流、良好结晶度以及在从2μm至5μm的波长区域内的灵敏度的光电检测器。
（实施例2）
图10示出了根据本发明实施例2的包括光电检测器阵列（半导体器件）50的光学传感器装置10。诸如透镜的光学部件被省略。虽然在图10中示出了由SiON层构成的钝化层43，但是图1实际上也提供钝化层。除了在光电检测器阵列50中排布了多个光电检测器或像素P之外，光电检测器阵列50与图1所示的光电检测器在层结构上是相同的。由于在厚度z，Sb组分y等方面，光电检测器阵列50与图1所示的光电检测器是相同的，因而没有必要重复说明。进一步地，在界面16与17不是再生界面以及氧和碳等的杂质浓度低这些方面上，光电检测器阵列50与图1所示的光电检测器（半导体器件）是相同的。在没有再生界面这一点上，光电检测器阵列50与图1所示的光电检测器是相同的。
在图10中，构成读出IC的CMOS70与光电检测器阵列50彼此连接。CMOS70的读出电极（未示出）与光电检测器阵列50的像素电极（p-侧电极）11经由互连凸块39而连接。接地电极（n-侧电极）12对于光电检测器阵列50的像素而言是共用的，并且CMOS70的接地电极（未示出）经由凸块12b来连接。通过组合CMOS70与光电检测器阵列50并且逐像素地整合光吸收信息，可以实现成像装置等。
如上所述，本发明的光电检测器阵列（半导体器件）50具有直至长波长区域的灵敏度，并具有减小的暗电流（漏电流）。因此，当光电检测器阵列50被应用于对于动物和植物的生物测试、环境监测等时，可以执行高精度的检查。
示例
制造具有图1所示构造的光电检测器的样品，并且测量在1.3μm、1.55μm、1.65μm、2.0μm波长处的灵敏度。给出以下条件作为属于本示例中的发明示例的条件。
（5）配对数目：不小于50个但不多于500个
（6）量子阱厚度x1和x2：不小于0.75nm但不大于5nm
（7）MQW结构的总厚度z：不小于0.5μm但不大于3.5μm
（8）在1.3μm波长处的灵敏度与在2.0μm波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6。
每个比较示例缺少4个条件中的任意一个。测量结果如表1所示。
[表1]
请注意符号*）表示超出用于本示例中的发明示例的条件（1）至（4）范围的情况。
（F1）配对数目的影响
在比较示例和发明示例中，当量子阱厚度x1与x2为常数（5nm）而配对的数目从30变化到400时，在2.0μm波长处的灵敏度单调且可靠地从0.06增加至0.91。另一方面，在1.3μm波长处的灵敏度增加直到配对数目达到约200（MQW结构的总厚度z达到约2.0μm）。然而，当配对数目超过约200时，灵敏度的增加趋于饱和。在量子阱厚度恒定的情况下，增加配对数目意味着增加MQW结构的总厚度z。在2.0μm波长处的灵敏度表现为随配对数目的增加而增加，而与MQW结构的总厚度z增加无关。
（F2）量子阱厚度x1与x2的影响
当在配对数目固定为250的情况下量子阱厚度x1和x2从1nm增加至6nm时（MQW结构的总厚度z也增加），在2.0μm波长处的灵敏度在厚度x1和x2为1nm时低，但当厚度x1和x2为2nm或更高时，在2.0μm波长处的灵敏度徘徊在0.5A/W与0.6A/W之间并且没有表现出明显的趋势。另一方面，对于厚度x1和x2为1nm，在1.3μm波长处的灵敏度为0.64A/W，而对于厚度x1和x2为2nm或更高，灵敏度为0.90A/W，对于厚度x1和x2为4nm，灵敏度为0.60A/W，对于厚度x1和x2为5nm，灵敏度为0.28A/W，并且对于厚度x1和x2为6nm，灵敏度为0.15A/W。因此，当厚度x1和x2为1nm至4nm时，灵敏度具有峰值。量子阱厚度x1和x2极大地影响着在1.3μm波长处的灵敏度，并且最佳厚度位于1nm至4nm的范围内。当厚度x1和x2超出该范围时，灵敏度急剧下降。
（F3）MQW结构的总厚度z的影响
由于量子阱厚度x1和x2和配对数目的因素对总厚度z具有相互的影响，这将难以将总厚度z的影响分离出来。清楚的是，当总厚度z增加时，在2.0μm波长处的灵敏度也必然增加，而在1.3μm波长处的灵敏度则不会增加太多，因此这些灵敏度之间的比率倾向于偏离该范围不小于0.5。因此，难以实现灵敏度在近红外吸收区域中从波长约1.3μm的短波长到波长约2.5μm的长波长的平坦性。
缺少本发明的条件（1）至（3）中至少一个的比较示例不满足条件（4）。特别地，在MQW结构中相应层的厚度过大的比较示例11（其缺少条件（2））中，以及在总MQW厚度过大的比较示例6（其缺少条件（3））中，在短波长侧1.3μm波长处的灵敏度显著低于在长波长侧2.0μm波长处的灵敏度。另外，在配对层数目过小的比较示例1（其缺少条件（1））中，在2.0μm波长处的灵敏度非常低。这些结果符合前文的描述。
上文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是说明性的，而本发明的范围并不限于本发明特定实施例。可以理解，本发明的范围被定义在所附的权利要求书中，并包括权利要求描述的等价物以及在权利要求范围内的更改。
工业适用性
根据本发明的光电检测器，能够实现灵敏度在从约1μm的短波长到约31μm的长波长的近红外吸收区域上的平坦化，这在实际使用中不会出现问题。特别地，通过由全金属有机源法MOVPE来执行MQW生长，包括InP窗口层的外延层可以高效率地生长，并且，可以进一步改善灵敏度的平坦化。
附图标记描述
1InP衬底
2缓冲层（InP和/或InGaAs）
3II型MQW吸收层
4InGaAs层（扩散浓度分布调节层）
5InP窗口层
6p-型区域
10光学传感器装置（检测装置）
11p-侧电极11（像素电极）
12接地电极（n-侧电极）
12b凸块
15p-n结
16MQW与InGaAs层之间的界面
17InGaAs层和InP窗口层之间的界面
35AR（抗反射）层
36选择性扩散掩膜图案
39互连凸块
43钝化层（SiON层）
50光电检测器（光电检测器阵列）
50a晶圆（中间产品）
60用于全金属有机源MOVPE的沉积设备
61红外测温仪
63反应室
65石英管
69反应室的窗口
66基座
66h加热器
70CMOS
P像素
x1GaAsSb的厚度
x2InGaAs的厚度
z总MQW厚度

Claims (10)

1.一种光电检测器，所述光电检测器包括在InP衬底上的II型多量子阱结构的吸收层，并且在包括1.3μm和2.0μm的波长的近红外区域中具有灵敏度，所述II型多量子阱结构包含InxGa1-xAs和GaAs1-ySby的重复结构，其中，0.38≤x≤0.68，并且，0.36≤y≤0.62，
其中，
在1.3μm的波长处的灵敏度与在2.0μm的波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6，
包含有所述II型多量子阱结构的InP基的外延层位于在所述InP衬底上，在所述InP基的外延层的前表面处设置有InP窗口层，并且
在所述InP基的外延层的底表面和所述前表面之间形成的界面处，氧浓度和碳浓度均低于1×1018cm-3。
2.根据权利要求1所述的光电检测器，具有入射光从衬底侧进入所述光电检测器的结构。
3.根据权利要求1所述的光电检测器，其中，所述II型多量子阱结构的总厚度不小于0.5μm，但不大于3.5μm。
4.根据权利要求1所述的光电检测器，其中，所述InxGa1-xAs的厚度与所述GaAs1-ySby的厚度都不小于0.75nm，但不大于5nm。
5.一种制造光电检测器的方法，所述光电检测器包括在InP衬底上的II型多量子阱结构的吸收层，并且在包括1.3μm和2.0μm的波长的近红外区域中具有灵敏度，所述II型多量子阱结构包含InxGa1-xAs和GaAs1-ySby的重复结构，其中，0.38≤x≤0.68，并且，0.36≤y≤0.62，
其中，
在1.3μm的波长处的灵敏度与在2.0μm的波长处的灵敏度的比率不小于0.5，但不大于1.6，
所述方法的特征在于：
包含有所述II型多量子阱结构的InP基的外延层被形成为以位于在所述InP衬底上，在所述InP基的外延层的前表面处设置有InP窗口层，并且
通过仅使用金属有机源的金属有机气相外延，在同一生长室内，在所述InP衬底上一致地生长包含有所述II型多量子阱结构的所述InP基的外延层与所述InP窗口层。
6.根据权利要求5所述的制造光电检测器的方法，其中，所述光电检测器具有入射光从衬底侧进入所述光电检测器的结构。
7.根据权利要求5所述的制造光电检测器的方法，其中，所述II型多量子阱结构的总厚度不小于0.5μm，但不大于3.5μm。
8.根据权利要求5所述的制造光电检测器的方法，其中，所述InxGa1-xAs的厚度与所述GaAs1-ySby的厚度都不小于0.75nm，但不大于5nm。
9.根据权利要求5所述的制造光电检测器的方法，其中，
在所述II型多量子阱结构的形成工艺中，在不低于400℃，但不高于560℃的温度范围内形成所述II型多量子阱结构。
10.根据权利要求5所述的制造光电检测器的方法，其中，
在所述InP基的外延层的底表面和所述前表面之间形成的界面处，氧浓度和碳浓度均低于1×1018cm-3。
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