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CN112542770B - 一种半导体器件及其制备方法 - Google Patents

一种半导体器件及其制备方法 Download PDF

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CN112542770B CN202011410736.8A CN202011410736A CN112542770B CN 112542770 B CN112542770 B CN 112542770B CN 202011410736 A CN202011410736 A CN 202011410736A CN 112542770 B CN112542770 B CN 112542770B
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Abstract

本发明提供一种半导体器件及其制备方法,其中,半导体器件包括:非掺杂GaInP有源层;P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1‑ x1Alx1)1‑y1Iny1As1‑z1Pz1。第一扩散截止层可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散,第一扩散截止层中的Al可调节扩散截止层的禁带宽度,降低第一扩散截止层前后层之间的能级差,进而可以提升半导体器件的性能。

Description

一种半导体器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种半导体器件及其制备方法。
背景技术
In1-xGaxP系列化合物半导体材料可用于制造激光器(LD)、发光二极管(LED)、雪崩二极管(APD)、太阳能电池等一系列光电器件,其中(Ga1-xAlx)0.5In0.5P系列材料作为有源区、波导层、限制层等可用于红光LED、550nm-850nm的激光器中。
P型掺杂是In1-xGaxP系列半导体材料的一个技术难点,用于In1-xGaxP系列半导体材料的P型掺杂杂质主要有Zn、Mg、Cd,使用Mg、Cd作为掺杂杂质,掺杂水平较低(≤1X1018),无法获得低阻的P型层,影响大功率器件的斜效率提升;Mg作为掺杂杂质时存在记忆效应和拖尾效应,导致掺杂不易控制;使用Zn作为掺杂杂质,可以获得最高3X1018的掺杂水平,但是其扩散系数较高,若扩散到非设计区域,会引起性能劣化,如在激光器中,Zn扩散非掺杂的波导层区域,会增强P型层对光场的吸收,降低输出功率;若扩散到有源区,会形成非辐射中心,导致内量子效率的下降。
为了器件性能,In1-xGaxP系列材料主要使用Zn作为掺杂杂质,但Zn的扩散问题一直阻碍着In1-xGaxP系列材料的性能提升。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中P型GaAlInP半导体层Zn的扩散难以控制的问题。从而,提供一种半导体器件及制备方法。
本发明提供一种半导体器件,包括:非掺杂GaInP有源层;P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间的第一扩散截止层,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1- y1Iny1As1-z1Pz1
可选的,所述(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1中,x1为0.05~0.95,y1为0.3~0.7,z1为0.45~0.95。
可选的,所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm~100nm。
可选的,所述第一扩散截止层的厚度为5nm~25nm。
可选的,所述P型GaAlInP半导体层包括P型GaAlInP限制层和P型GaAlInP波导层,所述P型GaAlInP波导层位于所述非掺杂GaInP有源层和所述P型GaAlInP限制层之间。
可选的,还包括:位于所述P型GaAlInP波导层和所述P型GaAlInP限制层之间的第二扩散截止层,所述第二扩散截止层的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2
可选的,还包括:GaAs衬底层,所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧;位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层;位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层;位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。
本发明还提供一种半导体器件的制备方法,包括如下步骤:形成非掺杂GaInP有源层;形成P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间,形成第一扩散截止层,第一扩散截止层位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1
可选的,形成所述非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层。
可选的,形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源、Al源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Al源和In源;第四步骤:关闭Ga源。
可选的,形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源;第二步骤:同步通入As源、P源、Ga源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Ga源和In源;第四步骤:关闭Al源。
可选的,形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源和Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源和In源;第三步骤:关闭As源、P源和In源;第四步骤:关闭Al源和Ga源。
可选的,所述形成P型GaAlInP半导体层的步骤包括:形成P型GaAlInP波导层;形成P型GaAlInP限制层,所述形成P型GaAlInP波导层的步骤在形成所述非掺杂GaInP有源层的步骤和形成所述P型GaAlInP限制层的步骤之间进行;所述半导体器件的制备方法还包括:在形成P型GaAlInP波导层的步骤和形成P型GaAlInP限制层的步骤之间,形成第二扩散截止层,所述第二扩散截止层的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2
本发明具有以下有益效果:
1.本发明技术方案提供的一种半导体器件,P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子,在P型GaAlInP半导体层和非掺杂GaInP有源层之间设有材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1- z1Pz1的第一扩散截止层,其中,第一扩散截止层中的Al用来调节第一扩散截止层的禁带宽度,起到第一扩散截止层与P型GaAlInP半导体层和非掺杂GaInP有源层之间禁带宽度的过渡作用,第一扩散截止层可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散,进而可以提升半导体器件的性能。
2.进一步,半导体器件包括P型GaAlInP限制层、P型GaAlInP波导层、N型GaAlInP限制层、N型GaAlInP波导层和InGaP缓冲层。使用限制层起到了限制载流子扩散的作用,从而有益于阈值电流的降低;N型GaAlInP波导层和P型GaAlInP波导层用来传导产生的光并限制其传播,从而提高激光器发射光束的质量;InGaP缓冲层的作用是降低衬底材料的表面应力,减少在衬底上直接生长外延层产生的缺陷,提高外延层表面的质量。
3.本发明技术方案提供的半导体器件的制备方法,形成非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层;因此,第一扩散截止层位于P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散,进而可以提升半导体器件的性能。
4.在形成第一扩散截止层时,先通入Ga源,后同步通入As源、P源、Al源和In源,生长完第一截止层后先关闭As源、P源、Al源和In源,Ga源多通入一段时间,可以减少第一扩散截止层中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区的扩散。
5.在形成第一扩散截止层时,先通入Al源,后同步通入As源、P源、Ga源和In源,先关闭As源、P源、Ga源和In源,Al源多通入一段时间,可以减少第一扩散截止层中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区的扩散。
6.在形成第一扩散截止层时,先通入Al源和Ga源,后同步通入As源、P源和In源,先关闭As源、P源和In源,Al源和Ga源多通入一段时间,可以减少第一扩散截止层中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区的扩散。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1至图4为本发明一实施例半导体器件形成过程的结构示意图。
附图标记说明:
1、GaAs衬底层;2、InGaP缓冲层;3、N型GaAlInP限制层;4、N型GaAlInP波导层;5、非掺杂GaInP有源层;6、第一扩散截止层;7、P型GaAlInP波导层;8、第二扩散截止层;9、P型GaAlInP限制层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明一实施例提供一种半导体器件,参考图4,包括:
非掺杂GaInP有源层5;
P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;
位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层5之间的第一扩散截止层6,所述第一扩散截止层6的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1
第一扩散截止层6中的Al用来调节半导体器件的禁带宽度,起到第一扩散截止层6与P型GaAlInP半导体层和非掺杂GaInP有源层5之间禁带宽度的过渡作用。。
(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1中,x1为0.05~0.95,y1为0.3~0.7,z1为0.45~0.95。x1的大小主要用来调整第一扩散截止层的禁带宽度,使得第一扩散截止层的禁带宽度介于非掺杂GaInP有源层5和P型GaAlInP半导体层之间,达到平衡能带的作用,x1太大和太小均起不到平衡能带的作用;y1的大小主要用来调整晶格常数,保证第一扩散截止层不会因为引力太大而引入晶格缺陷。
第一扩散截止层6的厚度为0.5nm~100nm,优选厚度为5nm~25nm,例如,可以是0.5nm、5nm、20nm、25nm、50nm、80nm、100nm等。若第一扩散截止层6的厚度过小,对于Zn扩散的阻挡作用降低,若所述第一扩散截止层6的厚度过大,会导致半导体器件的电阻增大。
本实施例中的P型GaAlInP半导体层还包括自第一扩散截止层6由下而上设有的P型GaAlInP波导层7、第二扩散截止层8和P型GaAlInP限制层9。P型GaAlInP波导层7中掺杂有Zn离子,P型GaAlInP限制层9中掺杂有Zn离子。
其中,第二扩散截止层8的材料为(Ga1-x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2,第二扩散截止层8可以阻止Zn元素由P型GaAlInP限制层9扩散至P型GaAlInP波导层7,减少由于P型GaAlInP波导层掺杂Zn过高对光的吸收引起的性能下降。其中,x2为0.05~0.95,y2为0.3~0.7,z2为0.45~0.95。
在其中一个实施方式中,x2>x1,y1=y2,z1=z2,使第二扩散截止层8的禁带宽度大于第一扩散截止层6的禁带宽度,并且可以避免引起第二扩散截止层8和第一扩散截止层6产生应力变化。
作为本实施例的变形实施方式,P型GaAlInP半导体层可以不设置第二扩散截止层。
本实施例中,在非掺杂GaInP有源层5的下方还依次设有N型GaAlInP波导层4和N型GaAlInP限制层3。
使用N型GaAlInP限制层3和P型GaAlInP限制层9起到了限制载流子扩散的作用,从而有益于阈值电流的降低;P型GaAlInP波导层7和N型GaAlInP波导层4用来传导产生的光并限制其传播,从而提高激光器发射光束的质量。
本实施例中,N型GaAlInP限制层3的下方设有InGaP缓冲层2,上述半导体器件通过InGaP缓冲层2与GaAs衬底层1连接。
缓冲层的作用是降低衬底材料的表面应力,减少在衬底上直接生长外延层产生的缺陷,提高外延层表面的质量。
参考图1至图4详细介绍形成半导体器件的过程。
参考图1,提供GaAs衬底层1,具有相对的上表面和下表面。
继续参考图1,使用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic ChemicalVapor Deposition,MOCVD)或分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)设备在GaAs衬底层1的上表面上形成InGaP缓冲层2。
继续参考图1,采用外延生长工艺在InGaP缓冲层2背向GaAs衬底层1的一侧形成N型GaAlInP限制层3。
继续参考图1,采用外延生长工艺在N型GaAlInP限制层3背向InGaP缓冲层2的一侧形成N型GaAlInP波导层4。N型GaAlInP波导层4的禁带宽度小于N型GaAlInP限制层3的禁带宽度。
参考图2,采用外延生长工艺在N型GaAlInP波导层4背向N型GaAlInP限制层3的一侧形成非掺杂GaInP有源层5。非掺杂GaInP有源层5的禁带宽度小于N型GaAlInP波导层4的禁带宽度。
参考图3,采用外延生长工艺在非掺杂GaInP有源层5背向N型GaAlInP波导层4的一侧形成第一扩散截止层6。
在具体形成第一扩散截止层6步骤中,包括三种可实施方式:
第一种实施方式:形成所述第一扩散截止层6的工艺过程包括:第一步骤:通入Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源、Al源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Al源和In源;第四步骤:关闭Ga源。
通过上述实施方式,可以减少第一扩散截止层6中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区5的扩散。
第二种实施方式:形成所述第一扩散截止层6的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源;第二步骤:同步通入As源、P源、Ga源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Ga源和In源;第四步骤:关闭Al源。
通过上述实施方式,可以减少第一扩散截止层6中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区5的扩散。
第三种实施方式:形成所述第一扩散截止层6的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源和Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源和In源;第三步骤:关闭As源、P源和In源;第四步骤:关闭Al源和Ga源。
通过上述实施方式,可以减少第一扩散截止层6中的III族离子空位,阻断了Zn离子扩散的途径,防止Zn离子对非掺杂有源区5的扩散。
其中,As源可以是砷烷(AsH3)、叔丁基二氢砷(TBAs),Al源可以是三甲基铝(TMAl)、三乙基铝(TEAl),Ga源可以是三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa),In源可以是三甲基铟(TMIn)、三乙基铟(TEIn),P源可以是磷烷(PH3)、叔丁基二氢磷(TBP)、Zn源可以是二甲基锌(DMZn)、二乙基锌(DEZn)。
本实施例中,非掺杂GaInP有源层5的禁带宽度小第一扩散截止层6的禁带宽度。
参考图4,采用外延生长工艺在第一扩散截止层6背向非掺杂GaInP有源层5的一侧形成P型GaAlInP波导层7。P型GaAlInP波导层7的禁带宽度大于第一扩散截止层6的禁带宽度。
继续参考图4,采用外延生长工艺在P型GaAlInP波导层7背向第一扩散截止层6的一侧形成第二扩散截止层8。第二扩散截止层8的禁带宽度大于P型GaAlInP波导层7的禁带宽度。
继续参考图4,采用外延生长工艺在第二扩散截止层8背向P型GaAlInP波导层7的一侧形成P型GaAlInP限制层9。P型GaAlInP限制层9的禁带宽度大于第二扩散截止层8的禁带宽度。
作为本实施例的变形实施方式,在形成P型GaAlInP波导层7之后可以直接形成P型GaAlInP限制层9,无需生长第二扩散截止层8。
本实施例提供的半导体器件的制备方法,形成非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层;因此,第一扩散截止层位于P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,可以阻挡Zn离子从P型GaAlInP半导体层往非掺杂GaInP有源层扩散,进而可以提升In1-xGaxP系列半导体的性能。
需要说明的是,对于在其他结构中,可以是,在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间,形成第一扩散截止层,而形成P型GaAlInP半导体层和形成非掺杂GaInP有源层的步骤可以互换。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (21)

1.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
形成非掺杂GaInP有源层;
形成P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;
在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间,形成第一扩散截止层,第一扩散截止层位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1
形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源、Al源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Al源和In源;第四步骤:关闭Ga源。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,形成所述非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述形成P型GaAlInP半导体层的步骤包括:形成P型GaAlInP波导层;形成P型GaAlInP限制层,所述形成P型GaAlInP波导层的步骤在形成所述非掺杂GaInP有源层的步骤和形成所述P型GaAlInP限制层的步骤之间进行;
所述半导体器件的制备方法还包括:在形成P型GaAlInP波导层的步骤和形成P型GaAlInP限制层的步骤之间,形成第二扩散截止层,所述第二扩散截止层的材料为(Ga1- x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述(Ga1-x1Alx1)1- y1Iny1As1-z1Pz1中,x1为0.05~0.95,y1为0.3~0.7,z1为0.45~0.95。
5.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm~100nm。
6.根据权利要求5所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为5nm~25nm。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,还包括:形成GaAs衬底层,所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧;形成位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。
8.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
形成非掺杂GaInP有源层;
形成P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;
在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间,形成第一扩散截止层,第一扩散截止层位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1
形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源;第二步骤:同步通入As源、P源、Ga源和In源;第三步骤:关闭As源、P源、Ga源和In源;第四步骤:关闭Al源。
9.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,形成所述非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层。
10.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述形成P型GaAlInP半导体层的步骤包括:形成P型GaAlInP波导层;形成P型GaAlInP限制层,所述形成P型GaAlInP波导层的步骤在形成所述非掺杂GaInP有源层的步骤和形成所述P型GaAlInP限制层的步骤之间进行;
所述半导体器件的制备方法还包括:在形成P型GaAlInP波导层的步骤和形成P型GaAlInP限制层的步骤之间,形成第二扩散截止层,所述第二扩散截止层的材料为(Ga1- x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2
11.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述(Ga1-x1Alx1)1- y1Iny1As1-z1Pz1中,x1为0.05~0.95,y1为0.3~0.7,z1为0.45~0.95。
12.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm~100nm。
13.根据权利要求12所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为5nm~25nm。
14.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,还包括:形成GaAs衬底层,所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧;形成位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。
15.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
形成非掺杂GaInP有源层;
形成P型GaAlInP半导体层,所述P型GaAlInP半导体层中掺杂有Zn离子;
在形成非掺杂GaInP有源层的步骤和形成P型GaAlInP半导体层的步骤之间,形成第一扩散截止层,第一扩散截止层位于所述P型GaAlInP半导体层和所述非掺杂GaInP有源层之间,所述第一扩散截止层的材料为(Ga1-x1Alx1)1-y1Iny1As1-z1Pz1
形成所述第一扩散截止层的工艺过程包括:第一步骤:通入Al源和Ga源;第二步骤:同步通入As源、P源和In源;第三步骤:关闭As源、P源和In源;第四步骤:关闭Al源和Ga源。
16.根据权利要求15所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,形成所述非掺杂GaInP有源层之后,形成第一扩散截止层;形成第一扩散截止层之后,形成P型GaAlInP半导体层。
17.根据权利要求15所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述形成P型GaAlInP半导体层的步骤包括:形成P型GaAlInP波导层;形成P型GaAlInP限制层,所述形成P型GaAlInP波导层的步骤在形成所述非掺杂GaInP有源层的步骤和形成所述P型GaAlInP限制层的步骤之间进行;
所述半导体器件的制备方法还包括:在形成P型GaAlInP波导层的步骤和形成P型GaAlInP限制层的步骤之间,形成第二扩散截止层,所述第二扩散截止层的材料为(Ga1- x2Alx2)1-y2Iny2As1-z2Pz2
18.根据权利要求15所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述(Ga1-x1Alx1)1- y1Iny1As1-z1Pz1中,x1为0.05~0.95,y1为0.3~0.7,z1为0.45~0.95。
19.根据权利要求15所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为0.5nm~100nm。
20.根据权利要求19所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一扩散截止层的厚度为5nm~25nm。
21.根据权利要求15所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,还包括:形成GaAs衬底层,所述GaAs衬底层位于所述非掺杂GaInP有源层背向所述P型GaAlInP半导体层的一侧;形成位于所述GaAs衬底层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP限制层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述非掺杂GaInP有源层之间的N型GaAlInP波导层;形成位于所述N型GaAlInP限制层和所述GaAs衬底层之间的InGaP缓冲层。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1347160A (zh) * 2000-09-28 2002-05-01 株式会社东芝 半导体发光元件及其制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449691A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Mitsubishi Electric Corp 可視光レーザダイオード
FR2684805B1 (fr) * 1991-12-04 1998-08-14 France Telecom Dispositif optoelectronique a tres faible resistance serie.
JPH05291686A (ja) * 1992-04-14 1993-11-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ
JP4259709B2 (ja) * 1999-12-27 2009-04-30 シャープ株式会社 量子井戸型活性層
TW554601B (en) * 2001-07-26 2003-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device and method for fabricating the same
EP1320158A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-18 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Means of controlling dopant diffusion in a semiconductor heterostructure
FR2888405B1 (fr) * 2005-07-08 2007-10-26 Alcatel Sa Dispositif opto-electronique comportant un laser et un modulateur integres et procede de realisation associe
CN100502067C (zh) * 2005-08-30 2009-06-17 日立电线株式会社 半导体发光元件用外延晶片、其制造方法及半导体发光元件
JP5018433B2 (ja) * 2007-11-30 2012-09-05 日立電線株式会社 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ及び半導体発光素子
CN104821313B (zh) * 2015-03-11 2017-12-15 北京工业大学 GaAs基HBT和长波长谐振腔单片集成光探测器
CN108233179B (zh) * 2016-12-21 2020-02-14 山东华光光电子股份有限公司 一种无铝波导层的红光半导体激光器结构
TW201914013A (zh) * 2017-09-06 2019-04-01 穩懋半導體股份有限公司 具有砷化鋁鎵載子供給層之磷化銦鎵鋁蕭特基場效電晶體
US10833480B2 (en) * 2018-07-03 2020-11-10 Skorpios Technologies, Inc. Diffusion blocking layer for a compound semiconductor structure
CN110086080B (zh) * 2019-04-12 2020-04-10 苏州长光华芯光电技术有限公司 半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1347160A (zh) * 2000-09-28 2002-05-01 株式会社东芝 半导体发光元件及其制造方法

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