TWI898778B - 光半導體元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於改善光半導體元件的特性。本發明的光半導體元件具有光接收/發光波長為第一波長的第一活性層、第一活性層上的隧道結層、以及隧道結層上的光接收/發光波長為第二波長的第二活性層，所述光半導體元件中，第一活性層及第二活性層包含Sb，隧道結層具有p型InAs層及n型InAs層。

Description

光半導體元件及其製造方法

本發明是有關於一種光半導體元件及其製造方法。

已知有一種具有垂直地重合的兩個以上的活性層且在各者之間夾著隧道結(tunnel junction)層的光半導體元件。此種光半導體元件出於在重疊的活性層的波長接近時提高光輸出功率、並且在將重疊的活性層的波長分離時放射不同的波長的目的而被用作發光元件。同樣地，出於在重疊的活性層的波長接近時提高光接收效率、並且在將重疊的活性層的波長分離時對不同的波長帶具有感度的目的而亦被用作光接收元件。

此種光半導體元件藉由使多個活性層垂直地重合，從而將活性層彼此串聯連接。在發光元件中，若在其中流通正向的電流，則能夠在多個活性層的各者中發光。一般而言，此時的活性層為pn結。

隧道結層由高濃度的p型半導體層及n型半導體層形成，當對活性層施加正向的電壓時，會施加反向電壓。通常，在按照p型、n型、p型(或n型、p型、n型)的順序接合的情況下成為閘流體而不流通電流，但由於被活性層夾持的隧道結層以高濃度摻雜，因此在隧道結層內產生隧道效應，從而流通電流。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2009-522755號

專利文獻2：日本專利特開2018-201009號

在專利文獻1中，記載了作為構成光半導體元件的結晶晶格的基本構成物質，僅Al、Ga、In、P較佳，但若僅該些物質，則無法期望發出超過3000nm般的長波長的光。另外，如專利文獻2所記載般，先前對於隧道結層的形成，較佳為n型摻雜劑的濃度為1.0×10¹⁹原子(atoms)/cm³以上的高濃度，但若在垂直地重合的活性層間存在包含高濃度的摻雜劑的n型半導體層及p型半導體層，則摻雜劑向活性層擴散，從而有可能導致可靠性的下降或漏電流的增加。

本發明是鑒於所述實際情況而成者，其目的在於改善光半導體元件的特性。

本發明者等入對解決所述課題的方法進行了努力研究，發現了在第一活性層及第二活性層包含Sb、且隧道結層具有p型InAs層及n型InAs層的光半導體元件及其製造方法，從而完成了本發明。而且，可知在本發明的隧道結層中，以低於先前被認為必要的濃度的摻雜劑濃度發揮隧道效應。即，本發明的要旨結構如下 所述。

(1)一種光半導體元件，具有光接收/發光波長為第一波長的第一活性層、所述第一活性層上的隧道結層、以及所述隧道結層上的光接收/發光波長為第二波長的第二活性層，所述光半導體元件中，所述第一活性層及所述第二活性層包含Sb，所述隧道結層具有p型InAs層及n型InAs層。

(2)如所述(1)所述的光半導體元件，其中，所述隧道結層中摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且小於1.0×10¹⁹atoms/cm³。

如所述(1)或所述(2)所述的光半導體元件，其中，所述第一活性層及所述第二活性層具有量子阱結構，所述第一波長及所述第二波長為3000nm以上。

(4)如所述(1)~(3)中任一項所述的光半導體元件，其中，所述第一波長與所述第二波長彼此相同。

(5)如所述(1)~(4)中任一項所述的光半導體元件，其中，在所述隧道結層的所述第一活性層側具有所述p型InAs層，在所述第一活性層與所述隧道結層之間具有p型電子阻擋層，所述第一活性層與所述隧道結層之間的膜厚為100nm以下。

(6)如所述(1)~(5)中任一項所述的光半導體元件，其中，在所述隧道結層的所述第二活性層側具有所述n型InAs層，在所述隧道結層與所述第二活性層之間具有間隔物層， 所述隧道結層與所述第二活性層之間的膜厚為100nm以下。

(7)一種光半導體元件的製造方法，包括如下步驟：在基板上形成光接收/發光波長為第一波長的第一活性層的步驟；在所述第一活性層上形成隧道結層的步驟；以及在所述隧道結層上形成光接收/發光波長為第二波長的第二活性層的步驟，所述第一活性層及所述第二活性層包含Sb，形成所述隧道結層的步驟包括形成n型InAs層的步驟以及在所述n型InAs層上形成p型InAs層的步驟。

(8)如所述(7)所述的光半導體元件的製造方法，其中，所述隧道結層中摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且小於1.0×10¹⁹atoms/cm³。

可提供一種特性得到改善的光半導體元件及其製造方法。例如在作為發光元件的情況下，可提供一種發光輸出功率及正向電壓高、中心波長為3000nm以上的光半導體元件及其製造方法。進而，由於在發光元件的情況下漏電流變低，因此在作為光接收元件的情況下，亦可提供一種暗電流低、分流電阻大的光半導體元件及其製造方法。

100:光半導體元件/半導體發光元件

105:成長用基板

140:半導體積層體

141:n型接觸層

142:n型窗層

143:第一間隔物層

144:第一活性層

144b:第一活性層的障壁層

144w:第一活性層的阱層

145:第一p型電子阻擋層

146:第一p型窗層

147:隧道結層

1471:p型隧道結層

1472:n型隧道結層

148:第二間隔物層

149:第二活性層

149b:第二活性層的障壁層

149w:第二活性層的阱層

150:第二p型電子阻擋層

151:第二p型窗層

152:p型接觸層

191:上部電極

195:下部電極

200:光半導體元件

205:成長用基板

240:半導體積層體

241:n型接觸層

242:n型窗層

243:第一間隔物層

244:第一活性層

245:第一p型電子阻擋層

246:第一p型窗層

247:隧道結層

248:第二間隔物層

249:第二活性層

250:第二p型電子阻擋層

251:第二p型窗層

252:p型接觸層

260:配電部

261:透明絕緣層

265:歐姆電極部

271:金屬反射層

279:金屬接合層

280:支撐基板

291:上部電極

295:背面電極

300:光半導體元件

352:第二隧道結層

3521:第二隧道結層的p型InAs層

3522:第二隧道結層的n型InAs層

354:第三活性層

357:第三隧道結層

3571:第三隧道結層的p型InAs層

3572:第三隧道結層的n型InAs層

359:第四活性層

圖1是對基於本發明的光半導體元件的第一實施形態進行說明的剖面示意圖。

圖2是對基於本發明的光半導體元件的第二實施形態進行說明的剖面示意圖。

圖3是對基於本發明的光半導體元件的第二實施形態的製造方法的一例進行說明的剖面示意圖。

圖4是對接續圖3的製造方法的一例進行說明的剖面示意圖。

圖5是對接續圖4的製造方法的一例進行說明的剖面示意圖。

圖6是對基於本發明的光半導體元件的第三實施形態進行說明的剖面示意圖。

圖7是表示藉由二次離子質譜(SIMS)對實施例1的Te離子的擴散狀態進行測定而得的結果的圖表。

圖8是表示藉由二次離子質譜(SIMS)對實施例1的Zn離子的擴散狀態進行測定而得的結果的圖表。

在對依據本發明的實施形態進行說明之前，預先說明以下的方面。

所謂本實施形態中包含Sb的活性層，是指亦表述為InAs_xSb_1-x(0<x<1)的化合物。再者，在表述為InAs層、AlInAs層或InAsP層的情況下，是指Sb不包含於組成比中，但在所述層的成長時只要不使用Sb原料氣體即可，允許包含Sb作為由腔室內的Sb的殘存或來自鄰接的包含Sb的層的擴散所產生的不可避 免的摻雜劑元素。另外，於在本說明書中未明示組成比而僅表述為「AlInAsSb」的情況下，是指III族元素(Al、In的合計)與V族元素(As、Sb的合計)的化學組成比為1：1、並且作為III族元素的Al及In的比率與作為V族元素的As及Sb的比率分別不確定的任意化合物。在此情況下，包括在III族元素中不包含Al及In中的任意其中一者的情況，另外，包括在V族元素中不包含As及Sb中的任意其中一者的情況。再者，AlInAsSbP的各III-V屬元素的成分組成比可藉由光致發光測定及X射線繞射測定等進行測定。

另外，在本說明書中，將未有意地添加Zn、Te、Si等特定的摻雜劑的情況稱為「未摻雜」。對於未摻雜的層，可存在製造過程中不可避免的摻雜劑的混入。另外，Zn、Te、Si等的摻雜劑濃度的值設為藉由二次離子質譜(secondary ion mass spectroscopy，SIMS)分析進行測定而得者。

本實施形態中的III-V族化合物半導體至少包含Al、Ga、In中的任一者作為III族元素，且至少包含P、As、Sb作為V族元素。

藉由磊晶成長而形成的各層的厚度可根據藉由掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)或透射式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)對成長層進行的剖面觀察算出。在膜厚為l0nm以上時較佳為使用SEM，在膜厚小於10nm時較佳為使用TEM。

在本說明書中，設為下述情況進行說明：針對彼此不同的活性層，對發光波長的中心波長彼此進行比較，且發光波長彼此相同，但並不限定於此。發光波長的中心波長彼此可分離，亦可彼此近似。在中心波長彼此分離的情況下，可對各個中心波長賦予不同的作用。在本說明書中，所謂發光波長的中心波長彼此近似，是指中心波長彼此以成為發光光譜中半值全寬的範圍重疊的關係的方式存在，例如是指其波長差包含於半值全寬的值以內(例如100nm以內)，若中心波長彼此相同或近似，則合成發光光譜從而對於提高發光強度而言有效果。所述在發光元件的情況下進行了說明，在光接收元件的情況下亦同樣。

基於本發明的光半導體元件具有：光接收/發光波長為第一波長的第一活性層、所述第一活性層上的隧道結層、以及所述隧道結層上的光接收/發光波長為第二波長的第二活性層，所述第一活性層及所述第二活性層包含Sb，所述隧道結層具有p型InAs層及n型InAs層。

以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。另外，在各圖中，為了便於說明，根據實際的比率誇張地表示基板及各層的縱橫的比率。另外，以下，有時對於包含三個元素以上的III-V族化合物半導體，以省略了各元素的組成比的形式(例如「InAsSb」等)進行記述。

(第一實施形態)

參照圖1並參考製造方法對依據本發明的光半導體元件的第 一實施形態的光半導體元件100的一例進行說明。光半導體元件100包括：成長用基板105；以及半導體積層體140，包含積層於成長用基板105上的多個半導體層並且藉由通電進行發光。再者，詳細情況將之後進行敘述，所述半導體積層體140作為所謂雙堆疊型的發光二極體發揮功能，其中堆積有多個包含pn結的活性層，該些活性層間夾持著電流藉由隧道效應而沿相反方向(自n型層至p型層)流通的隧道結層。

第一實施形態是如下的半導體發光元件100的實施形態，其中，依次成膜積層於成長用基板105上的n型接觸層141、n型窗層142、第一間隔物層143、第一活性層144、p型中間層(第一p型電子阻擋層145及第一p型窗層146)、隧道結層147(p型隧道結層1471及n型隧道結層1472)、n型中間層(第二間隔物層148)、第二活性層149、第二p型電子阻擋層150、第二p型窗層151、及p型接觸層152，並將成長用基板105直接用作基板。

<基板>

對能夠應用於光半導體元件100的基板進行說明。在本發明中使用的基板只要為具有可機械性地維持包括第一活性層144、隧道結層147及第二活性層149的半導體積層體140的形狀的程度的厚度的基板即可，亦可為供於形成光半導體元件100的半導體積層體140時的磊晶成長的成長用基板105。

<<成長用基板>>

作為成長用基板105，可使用GaAs、InP、InAs、GaSb、InSb 等化合物基板。為了形成包含Sb的活性層，理想的是使用InAs、GaSb、InSb的基板，但由於該些基板價格昂貴，因此就費用方面而言，較佳為使用GaAs基板。GaAs基板較佳為摻雜了Si，而成為n型基板，半導體積層體140較佳為積層於GaAs基板的(100)面上。另外，GaAs基板的膜厚較佳為200μm以上且900μm以下。

另外，在使用GaAs基板或InP基板的情況下，亦較佳為在成長用基板105與n型接觸層141之間設置用於緩和晶格失配的緩衝層，所述緩衝層可包括在低溫下成長的InAs緩衝層。緩衝層亦可設為使用了使In_αGa_1-αAs_βSb_1-β層的各組成α以及β在0~1的範圍內發生變化的組成梯度或超晶格結構的緩衝層。

<<n型接觸層>>

亦可在成長用基板105上設置包含III-V族化合物半導體層的n型接觸層141。n型接觸層141具有高導電性，在電極形成中有利。膜厚較佳為20nm以上且500nm以下。作為此處可使用的摻雜劑，可列舉Si、Te、S、Ge、Sn、Se等。另外，摻雜劑濃度較佳為高於接下來要說明的n型窗層142的摻雜劑濃度，更佳為設為8.0×10¹⁸/cm³以上且3.0×10¹⁹/cm³以下。

<<n型窗層>>

亦可在n型接觸層141上設置包含III-V族化合物半導體層的n型窗層142，膜厚較佳為500nm以上且6000nm以下。作為此處可使用的摻雜劑，可列舉Si、Te、S、Ge、Sn、Se等。在成長 用基板105與第一活性層144的晶格常數不同的情況下，若n型窗層142的膜厚較500nm薄，則缺陷會傳播至第一活性層144。此外，若n型窗層142的膜厚較500nm薄，則無法向第一活性層144供給足夠量的載流子，發光輸出功率變小，因此欠佳。另一方面，即使在n型窗層142的膜厚較6000nm厚的情況下，亦無法預計大幅的特性改善，另外成長時間變長，原料費亦增加，因此生產性存在問題，因此欠佳。

另外，n型窗層142的摻雜劑濃度較佳為低於n型接觸層141，較佳為1.0×10¹⁸/cm³以上且8.0×10¹⁸/cm³以下。

進而，n型窗層142的組成較佳為與第一活性層144的組成進行晶格匹配的組成。n型窗層142的組成較佳為設為相較於後述的第一p型電子阻擋層145而言Al組成比小(即，帶隙小)的AlInAs，更佳為設為InAs。

<第一間隔物層>

亦可在n型窗層142上設置未摻雜的包含III-V族化合物半導體層的第一間隔物層143，膜厚較佳為設為1nm以上且100nm以下。第一間隔物層143較佳為設為使組成第一活性層144的障壁層或n型窗層142相同、並且不摻雜n型摻雜劑的層。所述第一間隔物層143使n型摻雜劑自n型窗層142擴散至第一活性層144的量減少。

<第一活性層>

在第一間隔物層143上設置包含Sb的第一活性層144。第一 活性層144包含作為發光層的InAs_x1Sb_1-x1層(0<x1<1)。在圖1中，例示性地圖示了第一活性層144更具有InAs_y1P_1-y1層(0<y1<1)、以InAs_x1Sb_1-x1層為第一活性層的阱層144w、以InAs_y1P_1-y1層為第一活性層的障壁層144b的量子阱結構，但第一活性層144亦可為InAs_x1Sb_1-x1層的單層結構。另外，Sb以外的組成並不限於In及As，亦可使用其他的III-V族化合物半導體。另外，亦較佳為對第一活性層的阱層144w與第一活性層的障壁層144b的組成差進行調整並對阱層施加應變。為了藉由抑制結晶缺陷來提高光輸出功率，第一活性層144較佳為如圖1般具備多量子阱(multiple quantum well，MQW)結構。所述多量子阱結構可由使所述阱層及障壁層交替重複而得的結構形成。在使用多量子阱結構的情況下，阱層與障壁層的組合較佳為3組以上且40組以下。即，包括最初的障壁層在內較佳為3.5組以上且40.5組以下。進而，各阱層的膜厚較佳為5nm以上且40nm以下，各障壁層的膜厚較佳為10nm以上且50nm以下。另外，第一活性層144較佳為未摻雜。第一活性層144具有發光中心波長為3000nm以上的波長區域。障壁層除了使用InAsP以外，亦可使用AlInAs等。

<第一活性層與隧道結層之間的p型中間層>

第一活性層144與後述的隧道結層147之間為p型中間層。第一活性層144與隧道結層147之間的膜厚較佳為100nm以下。而且，所述p型中間層較佳為包含p型電子阻擋層。

<第一p型電子阻擋層>

亦可在第一活性層144上設置包含III-V族化合物半導體層的第一p型電子阻擋層145，膜厚較佳為5nm以上且60nm以下。作為此處可使用的摻雜劑，可列舉Mg、Zn、C、Be等。另外，p型摻雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸/cm³以上且5.0×10¹⁸/cm³以下。所述第一p型電子阻擋層145為進行相對於第一活性層144的載流子的注入及限制的層。另外，第一p型電子阻擋層145亦具有減少p型摻雜劑自後述的隧道結層147向第一活性層144的擴散的效果。

第一p型電子阻擋層145的組成較佳為Al_z1In_1-z1As(0.05≦z1≦0.40)，更佳為Al_z1In_1-z1As(0.10≦z1≦0.35)。其原因在於，藉由使Al組成z1為0.05以上，可提高基於第一p型電子阻擋層145的發光效率，藉由使Al組成z1為0.40以下，可抑制正向電壓升高而導致發光效率降低的情況。另外，第一p型電子阻擋層145的p型摻雜劑濃度較佳為小於後述的p型隧道結層1471中摻雜的p型摻雜劑濃度。

在第一p型電子阻擋層145上，亦可更具有第一p型窗層146。第一p型窗層146的組成較佳為相較於第一p型電子阻擋層145的組成z1而言Al組成小，例如為InAs。p型摻雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸/cm³以上且5.0×10¹⁸/cm³以下。

在第一活性層144與隧道結層147之間的p型中間層中亦可包含除所述第一p型電子阻擋層145或第一p型窗層146以外的層。在所述情況下，在本發明中，亦可將隧道結層147中的摻雜劑濃度抑制得低，因此即使產生來自p型隧道結層1471的p型 摻雜劑的擴散，亦可使p型中間層內的p型摻雜劑濃度例如為5.0×10¹⁸/cm³以下，能夠將第一活性層144與隧道結層147之間的合計膜厚抑制在100nm以下。藉由抑制摻雜劑的擴散量並且如此般使其變薄，而可期待減少元件整體的正向電壓。

<隧道結層>

在第一p型窗層146上設置包括包含InAs的p型隧道結層1471及n型隧道結層1472的隧道結層147。隧道結層147的膜厚較佳為10nm以上且200nm以下。作為可用於p型隧道結層1471的摻雜劑，可列舉Mg、Zn、C、Be等，作為可用於n型隧道結層1472的摻雜劑，可列舉Si、Te、S、Ge、Sn、Se等。p型隧道結層1471與第一活性層144對峙，n型隧道結層1472與第二活性層149對峙。p型隧道結層1471與n型隧道結層1472的膜厚及摻雜劑濃度可相同，亦可不同。另外，p型隧道結層1471及n型隧道結層1472的摻雜劑濃度在層內無需是均勻的，亦可具有濃度梯度。

通常，為了形成隧道結，需要極大地提高半導體的摻雜率，使在n型半導體層與p型半導體層的接合面產生的空乏層薄至產生量子隧道的程度，因此，在化合物半導體中，需要至少為1.0×10¹⁹/cm³以上(較佳為1.0×10²⁰/cm³)的摻雜劑濃度。但是，在本發明中，即使摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸/cm³以上且小於1.0×10¹⁹/cm³，亦可實現隧道結。隧道結層147中摻雜劑濃度更佳為5.0×10¹⁸/cm³以上且9.0×10¹⁸/cm³以下。由於摻雜劑向第一活性層144及第二活性層149的擴散較少時會有助於可靠性等特性提 高，因此若可產生量子隧道，則較佳為相對於隧道結層147的摻雜劑濃度少。

<<p型隧道結層>>

p型隧道結層1471內的p型摻雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且小於1.0×10¹⁹atoms/cm³，更佳為9.0×10¹⁸atoms/cm³以下。膜厚較佳為5nm以上且100nm以下。

<<n型隧道結層>>

n型隧道結層1472內的n型摻雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且小於1.0×10¹⁹atoms/cm³，更佳為9.0×10¹⁸atoms/cm³以下。膜厚較佳為5nm以上且100nm以下。

<隧道結層與第二活性層之間的n型中間層>

隧道結層147與後述的第二活性層149之間為n型中間層。n型中間層可為未摻雜層。隧道結層147與第二活性層149之間的膜厚較佳為100nm以下。而且，所述n型中間層較佳為包含間隔物層。

<第二間隔物層>

亦可在隧道結層147上設置第二間隔物層148，膜厚較佳為設為1nm以上且100nm以下。關於第二間隔物層148，可使組成與隧道結層147的n型隧道結層1472或第二活性層149的障壁層相同，亦可設為與障壁層相比使帶隙變大的組成。較佳為設為在成長時不流通n型摻雜劑的原料氣體而不進行有意的摻雜的層(未摻雜層)。所述第二間隔物層148使n型摻雜劑自隧道結層147的 n型隧道結層1472向第二活性層149擴散的情況減少。

在第二活性層149與隧道結層147之間亦可包含除所述第二間隔物層148以外的層。在所述情況下，在本發明中，亦可將隧道結層147中的摻雜劑濃度抑制得低，因此即使自n型隧道結層1472產生n型摻雜劑的擴散，亦可使n型中間層內的n型摻雜劑濃度例如為5.0×10¹⁸/cm³以下，亦能夠將第二活性層149與隧道結層147之間的合計膜厚抑制在100nm以下。藉由抑制摻雜劑的擴散量並且如此般使其變薄，而可期待減少元件整體的正向電壓。

<第二活性層>

在第二間隔物層148上設置包含Sb的第二活性層149。第二活性層149較佳為採用與第一活性層144相同的結構。例如，在圖1中，圖示了第二活性層149包含作為發光層的阱層InAs_x2Sb_1-x2層(0<x2<1)以及障壁層InAs_y2P_1-y2層(0<y2<1)的量子阱結構，第二活性層的阱層149w較佳為設為與第一活性層的阱層144w共通的結構，第二活性層的障壁層149b較佳為設為與第一活性層的障壁層144b共通的結構。另外，第一活性層144及第二活性層149具有相同的發光波長，且具有發光中心波長為3000nm以上的波長區域。

<第二p型電子阻擋層>

亦可在第二活性層149上設置包含III-V族化合物半導體層的第二p型電子阻擋層150，膜厚較佳為5nm以上且60nm以下。作為此處可使用的摻雜劑，可列舉Mg、Zn、C、Be等。另外，摻 雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸/cm³以上且5.0×10¹⁸/cm³以下。所述第二p型電子阻擋層150為進行相對於第二活性層149的載流子的注入及限制的層。另外，第二p型電子阻擋層150亦具有減少摻雜劑自第二p型窗層151向第二活性層149的擴散的效果。

第二p型電子阻擋層150的組成較佳為Al_z2In_1-z2As(0.05≦z2≦0.4)，更佳為Al_z2In_1-z2As(0.10≦z2≦0.35)。其原因在於，藉由使Al組成z2為0.05以上，可提高基於第二p型電子阻擋層150的發光效率，藉由使Ak組成z2為0.40以下，可抑制正向電壓升高而導致發光效率降低的情況。另外，第二p型電子阻擋層150的p型摻雜劑濃度較佳為小於p型隧道結層1471中摻雜的p型摻雜劑濃度。

<第二p型窗層>

亦可在第二p型電子阻擋層150上設置包含III-V族化合物半導體層的第二p型窗層151，膜厚較佳為500nm以上且2000nm以下。若第二p型窗層151較其厚，則電流擴展至發光二極體(Light Emitting Diode，LED)晶片的端部而導致表面再結合增加，除此之外元件的歐姆電阻增加，藉此導致發光效率降低，因此欠佳。另一方面，若第二p型窗層151較其薄，則在電極的正下方進行發光，妨礙光的取出，因此欠佳。作為此處可使用的摻雜劑，可列舉Mg、Zn、C、Be等。第二p型窗層151的摻雜劑濃度較佳為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且5.0×10¹⁸atoms/cm³以下。

<p型接觸層>

亦可在第二p型窗層151上設置包含III-V族化合物半導體層的p型接觸層152，膜厚較佳為20nm以上且300nm以下。p型接觸層152的摻雜劑濃度較佳為高於第二p型窗層151的摻雜劑濃度，且為8.0×10¹⁸atoms/cm³以上且3.0×10¹⁹atoms/cm³以下。

以下，對至此說明的光半導體元件100的製造方法的實施形態的一例進行說明。在成長用基板105為n型或未摻雜的情況下，光半導體元件100經過依次使第一活性層144、包含InAs的隧道結層147以及第二活性層149磊晶成長的步驟來製造。此處，第一活性層144及第二活性層149包含Sb，隧道結層147垂直地積層有由p型InAs層形成的p型隧道結層1471及由n型InAs層形成的n型隧道結層1472。第一活性層144與p型隧道結層1471對峙，n型隧道結層1472與第二活性層149對峙。另外，隧道結層147的摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸atoms/cm³以上且小於1.0×10¹⁹atoms/cm³。

亦可在第一活性層144與隧道結層147之間形成合計膜厚為100nm以下的第一p型電子阻擋層145或第一p型窗層146，另外，亦可在隧道結層147與第二活性層149之間形成未摻雜的、膜厚為100nm以下的第二間隔物層148。

進而，可在成長用基板105與第一活性層144之間形成n型接觸層141、n型窗層142、第一間隔物層143中的一個以上的層，亦可在第二活性層上形成第二p型電子阻擋層150、第一p型窗層151、p型接觸層152的一個以上的層。

另一方面，若用於使半導體積層體140的各半導體層磊晶成長的成長用基板105為p型，則在成長用基板105上依次形成第二活性層149、隧道結層147及第一活性層144。此時，第二活性層149與n型隧道結層1472對峙，p型隧道結層1471與第一活性層144對峙。

各半導體層可藉由磊晶成長而形成，例如，可藉由有機金屬氣相成長(金屬有機化學氣相沈積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD))法或分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy，MBE)法等公知的薄膜成長方法形成。例如，以規定的混合比使用作為In源的三甲基銦(TMIn)、作為Ga源的三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、作為Al源的三甲基鋁(TMAl)、作為As源的砷化氫(AsH₃)或第三丁基砷(TBAs)、作為Sb源的三甲基銻(TMSb)、三乙基銻(TESb)、或三-二甲基胺基銻(TDMASb)、作為P源的膦(PH₃)或第三丁基膦(Tertiary Butyl Phosphine，TBP)，使用載氣且使該些原料氣體氣相成長，藉此可根據成長時間以所需厚度形成。在將各層摻雜成p型或n型的情況下，只要進而使用與所期望相應的摻雜劑源的氣體即可。例如，在摻雜Zn的情況下，只要使用DEZn(二乙基鋅)氣體等即可。再者，InAs在未摻雜的情況下亦為n型。

在圖1中，在成長用基板105的背面設置有下部電極195。進而在p型接觸層152上的一部分設置有上部電極191。上部電極191亦可包括歐姆電極的配線部及焊墊部，雖未圖示，但焊墊部亦 可具有接合用的金屬層或焊料。用於上部電極191及下部電極195的金屬材料及形成方法可使用公知者。作為金屬材料，可使用Ti、Pt、Au、Ag、Al、Zn、Ni等。

若自上部電極191對下部電極195施加正向電壓，則對第一活性層144及第二活性層149施加正向電壓，第一活性層144及第二活性層149此兩者發光。此時，對隧道結層147中的隧道結(pn結)施加反向電壓。藉此，在隧道結層147中，藉由隧道效應而流通電流。

(第二實施形態)

參照圖2對依據本發明的第二實施形態的光半導體元件200進行說明。光半導體元件200是藉由在接合了支撐基板後將成長用基板除去而獲得的接合型的光半導體元件。對於與光半導體元件100相同的構成組件，原則上在三位數字中的後兩位標註相同的參照編號，並省略重複的說明。所述光半導體元件200至少包括：支撐基板280以及設置於支撐基板280的表面上的金屬接合層279及金屬反射層271以及金屬反射層271上的具有具備貫通孔的透明絕緣層261及設置於所述貫通孔的歐姆電極部265的配電部260以及設置於配電部260上的半導體積層體240。

圖2的光半導體元件200中的半導體積層體240自與支撐基板280相反之側開始依次具有n型接觸層241、n型窗層242、第一間隔物層243、第一活性層244、第一p型電子阻擋層245、第一p型窗層246、隧道結層247、第二間隔物層248、第二活性 層249、第二p型電子阻擋層250、第二p型窗層251、及p型接觸層252。

作為與成長用基板不同的支撐基板280，較佳為與成長用基板相比便宜且熱傳導性高，例如，可使用Si、Ge、GaAs等化合物基板，除此以外，亦可使用在利用銅合金、鉬、鎢、科伐鐵鎳鈷合金等能夠抑制熱膨脹係數的金屬的金屬基板或AlN等在陶瓷基板上附有金屬的子安裝基板。就加工性及價格的方面而言，亦較佳為將Si基板用於支撐基板280。

以下，參照圖3~圖5來更詳細地說明光半導體元件200及其製造方法的實施形態的一例。首先，準備成長用基板205。然後，參照圖3，形成半導體積層體240。此時，可在成長用基板205上形成未圖示的蝕刻停止層。半導體積層體240與已述的半導體積層體140相同。

<配電部的形成>

在p型接觸層252上形成配電部260，所述配電部260包括具備貫通孔的透明絕緣層261及設置於貫通孔的歐姆電極部265。形成配電部260的具體方法是任意的，以下參照圖4及圖5對用於形成配電部260的具體態樣的一例進行說明。

首先，在半導體積層體240上成膜透明絕緣層261。作為成膜法，能夠應用電漿化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)法或濺鍍法等公知的方法。其後，在透明絕緣層261上使用光罩形成配電部的抗蝕劑圖案。繼而，利用抗蝕劑圖案並藉由蝕 刻將透明絕緣層261的一部分除去，形成貫通孔。藉由設置貫通孔，半導體積層體240的最表面的一部分區域露出。其後，成膜歐姆電極部265，繼而只要利用抗蝕劑圖案進行剝離，便可形成配電部260。在配電部260上並列配設透明絕緣層261及歐姆電極部265。再者，在圖式中為了簡化，歐姆電極部265雖然圖示為對貫通孔進行填充，但並不限定於此，亦可在透明絕緣層261與歐姆電極部265之間產生間隙。

歐姆電極部265可以規定的圖案呈島狀分散而形成。作為歐姆電極部265，例如可使用Au、AuZn、AuBe、AuTi等，亦較佳為使用該些的積層結構。例如，可將Ti/Au設為歐姆電極部265。歐姆電極部265的膜厚(或合計膜厚)並無限制，例如可設為300nm~1300nm、更佳為350nm~800nm。

<金屬反射層的形成>

如圖4所示，亦較佳為在配電部260上形成金屬反射層271。金屬反射層271可包括多個金屬層，對於構成金屬反射層271的金屬，除了使用Au以外，亦可使用Al、Pt、Ti、Ag等。例如，金屬反射層271可為僅包含Au的單一層，亦可在金屬反射層271包含兩層以上的Au金屬層。金屬反射層271較佳為在金屬反射層271的組成中具有50質量%以上的Au。為了可靠地進行後續的步驟中與金屬接合層279的接合，較佳為將金屬反射層271的最表層(與半導體積層體240相反之側的面)設為Au金屬層。

例如，可在配電部260(在設置有所述間隙的情況下包含 間隙)上按照Al、Au、Pt、Au的順序將各金屬成膜，從而形成金屬反射層271。可將金屬反射層271中Au1層的厚度例如設為400nm~2000nm，可將包含Au以外的金屬的金屬層的厚度例如設為5nm~200nm。藉由使用蒸鍍法等一般的方法，可成膜金屬反射層271而形成。

<與支撐基板的接合>

參照圖4對與支撐基板280的接合進行說明。至少經由金屬接合層279將半導體積層體240及配電部260與支撐基板280接合。可藉由設置金屬反射層271而將金屬反射層271與金屬接合層279接合。藉由將金屬接合層279與金屬反射層271相向配置並貼合，在250℃~500℃左右的溫度下進行加熱壓縮接合，可進行兩者的接合。

<金屬接合層>

可使用Ti、Pt、Au等金屬或與Au形成共晶合金的金屬(Sn等)或焊料來形成金屬接合層279，較佳為將該些積層而形成金屬接合層279。例如，可自支撐基板280的表面開始依次積層厚度400nm~800nm的Ti、厚度5nm~20nm的Pt、厚度700nm~1200nm的Au而形成金屬接合層279。例如，在藉由金屬反射層271以及金屬接合層279進行接合的情況下，可使金屬接合層279的最表層為Au金屬，使金屬反射層271的最表層亦為Au，從而進行基於Au-Au擴散的Au彼此間的接合。

<支撐基板>

支撐基板280只要為與成長用基板205不同種類的基板即可，可使用之前所敘述的半導體基板、金屬基板、陶瓷基板為基底的子安裝基板等。由於使用所述接合法，因此支撐基板280可與在本實施形態中形成的各半導體層晶格失配。再者，支撐基板280雖然根據用途而可為絕緣性，但較佳為導電性基板。就加工性及價格的方面而言，較佳為將Si基板用於支撐基板280。藉由使用Si基板，亦可使支撐基板280的厚度較先前相比大幅度地減小，亦適於與各種半導體器件組合的安裝。另外，Si基板與InAs基板相比，在散熱性的方面亦有利。

<成長用基板的除去>

參照圖5對成長用基板的除去進行說明。在接合了支撐基板280後，將成長用基板205除去。在成長用基板205為GaAs基板的情況下，例如可使用氨過氧化氫混合液對成長用基板205進行濕式蝕刻。在使用蝕刻停止層的情況下，在繼成長用基板205的除去之後可依次將蝕刻停止層除去。另外，亦可藉由使一部分的蝕刻停止層殘留，而作為減少對上部電極291的接觸電阻的n型接觸層來使用。

進而，如所參照的圖2所示，亦可在半導體積層體240上形成上部電極291，在支撐基板280的背面形成背面電極295。上部電極291亦可包括配線部及焊墊部。上部電極291及背面電極295的形成可使用公知方法，例如可使用濺鍍法、電子束蒸鍍法(亦記載為蒸鍍法)、或者電阻加熱法等。在電極的圖案形成中，除了 使用金屬遮罩的方法以外，亦存在將光微影法、剝離法及金屬的蝕刻組合而使用的方法。

藉由以上的製造方法，而可獲得圖2所示的光半導體元件200。該些實施形態為示例且並無限定，可在台面蝕刻中在元件的側面設置梯度，電極形狀可為上表面雙電極，亦可為倒裝晶片，能夠適宜變更。

(第三實施形態)

接著，參照圖6對依據本發明的第三實施形態的光半導體元件300進行說明。第三實施形態是在第一實施形態的第二p型窗層上進一步成膜隧道結層及活性層的實施形態。具體而言，圖6的半導體發光元件中在第二p型窗層上依次具有第二隧道結層352、第三活性層354、第三隧道結層357、第四活性層359。以下，對各結構的詳細情況進行敘述。

第二隧道結層352與第一實施形態的隧道結層147同樣地具有p型InAs層3521及n型InAs層3522。另外，p型InAs層3521與第二活性層對峙，n型InAs層3522與第三活性層354對峙。此處，第二隧道結層352可具有與第一隧道結層相同的組成及膜厚，亦可不同。

第三活性層354與第一活性層同樣地包括作為發光層的InAs_x3Sb_1-x3層(0<x3<1)，並具有與第一活性層相同的發光波長。另外，第三活性層354可具有與第一活性層相同的組成及膜厚，亦可不同。

第三隧道結層357與第一實施形態的隧道結層147同樣地具有p型InAs層3571及n型InAs層3572。另外，p型InAs層3571與第三活性層354對峙，n型InAs層3572與第四活性層359對峙。此處，第三隧道結層357可具有與第一隧道結層相同的組成及膜厚，亦可不同。

第四活性層359與第一活性層同樣地包括作為發光層的InAs_x4Sb_1-x4層(0<x4<1)，並具有與第一活性層相同的發光波長。另外，第四活性層359可具有與第一活性層相同的組成及膜厚，亦可不同。

較第四活性層359更靠上的層具有與第一實施形態中的較第二活性層149更靠上的層相同的結構。

在所述第三實施形態中，對如下實施形態進行敘述：在第二電子阻擋層上成膜第二隧道結層352、第三活性層354、第三隧道結層357、第四活性層359，形成共計三層的隧道結層及共計四層的活性層。在本實施形態中，亦可代替圖6的態樣，形成共計N層(N為3以上的整數)的隧道結層，並且形成共計(N+1)層的活性層。例如，可形成共計兩層的隧道結層，並且形成共計三層的活性層，或者亦可形成共計四層的隧道結層，並且形成共計五層的活性層。圖6的態樣是N為3時的具體例。在此情況下，各隧道結層的摻雜劑濃度亦為1×10¹⁸atoms/cm³以上且1×10¹⁹atoms/cm³以下，各活性層的波長的中心波長為3000nm以上且各活性層的波長彼此相同。

(第四實施形態：光接收元件)

對依據本發明的第四實施形態的光半導體光接收元件進行說明。例如，藉由將第一實施形態中的第一活性層144及第二活性層149替換為InAsSb第一光吸收層及InAsSb第二光吸收層，而可將本發明的光半導體元件用作光半導體光接收元件。而且，依據本發明的半導體光接收元件隔著隧道結層而具有兩個吸收層，因此與僅一個吸收層的情況相比較，可實現暗電流減少、分流電阻大、特性好的半導體光接收元件。

[實施例]

[實驗例1]

(實施例1)

使用MOCVD法，首先在摻雜了Si的n型GaAs成長用基板(基板厚度：350μm)的(100)面上依次形成高摻雜劑濃度(Te濃度1.0×10¹⁹/cm³)的n型InAs接觸層(膜厚：0.3μm)、摻雜了Te的n型InAs窗層(膜厚：4.9μm、Te濃度3.0×10¹⁸/cm³)、未摻雜的InAs間隔物層(膜厚：75nm)。接著，形成發光中心波長為4300nm的量子阱結構的第一活性層(合計膜厚：430nm)。量子阱結構的活性層是將未摻雜的InAs_0.90P_0.10障壁層(膜厚：30nm)與InAs_0.87Sb_0.13阱層(膜厚：10nm)按順序交替積層各10層後，使InAs_0.90P_0.10障壁層成長，包含最後的障壁層在內設為10.5組。在第一活性層上形成摻雜了Zn的p型Al_0.32In_0.68As電子阻擋層(膜厚：15nm、Zn濃度2.5×10¹⁸/cm³)以及摻雜了Zn的p型InAs 窗層(膜厚：50nm、Zn濃度2.5×10¹⁸/cm³)，在其上，形成隧道結層。

隧道結層藉由在摻雜了Zn的InAs層(膜厚：50nm、成長時的Zn濃度：8×10¹⁸/cm³)上形成摻雜了Te的InAs層(膜厚：50nm、成長時的Te濃度：8×10¹⁸/cm³)，而可獲得該些的界面處的隧道效應。隧道結層的成長是以將壓力設為50托(Torr)且使用的原料氣體中V族元素相對於III族元素之比(V/III比)成為50的方式實施。

接著，在隧道結層上形成未摻雜的InAs間隔物層(膜厚：75nm)，在其上形成與所述第一活性層相同的第二活性層(合計膜厚：430nm)。在第二活性層上形成摻雜了Zn的p型Al_0.32In_0.68As電子阻擋層(膜厚：15nm、Zn濃度2.5×10¹⁸/cm³)。進而，形成摻雜了Zn的p型InAs窗層(膜厚：900nm、Zn濃度2.5×10¹⁸/cm³)，在其上形成高摻雜劑濃度(Zn濃度1.0×10¹⁹/cm³)的p型InAs接觸層(膜厚：100nm)。

以下的表1中對各層的組成以及厚度、及摻雜劑的種類、以及成長時的(設計上的)摻雜劑濃度、以及包括所有的磊晶成長結束並自MOCVD裝置取出後的摻雜劑的擴散在內的由SIMS分析所得的摻雜劑濃度進行記載。在形成各層時所選擇的原料氣體使用作為In源的三甲基銦(TMIn)、作為Ga源的三甲基鎵(TMGa)、作為Al源的三甲基鋁(TMAl)、作為As源的砷化氫(AsH₃)、作為Sb源的三乙基銻(TESb)、作為P源的膦(PH₃)。另外，作為 摻雜劑氣體，使用DEZn(二乙基鋅)及DETe(二乙基碲)。

各層的組成的測定中使用了布魯克(BRUKER)公司製造的JV-QC3 X射線繞射儀(X-ray diffractometer，XRD)裝置。各層的組成是使用解析軟體(喬丹威利(Jordan Valley)RADS)並藉由擬合而算出。各層的厚度是根據藉由SEM(掃描式電子顯微鏡)或TEM(透射式電子顯微鏡)對成長層進行的剖面觀察而算出。

[表1]

接著，藉由電漿CVD法在p型InAs接觸層上的整個面形成包含SiO₂的透明絕緣層(膜厚：550nm)。藉由抗蝕劑而在其上形成配電部圖案，並藉由蝕刻將未被抗蝕劑覆蓋的區域的SiO₂除去，而使摻雜了Zn的p型InAs接觸層露出。接著，使用蒸鍍法將Ti(膜厚：10nm)、Au(膜厚：530nm)成膜而作為歐姆金屬部，將配電部圖案的抗蝕劑與在其上成膜的金屬一起除去，藉此僅使所露出的摻雜了Zn的p型InAs接觸層上所形成的歐姆金屬部殘留，從而形成歐姆金屬部與透明絕緣膜並列配設的配電部。接 著，藉由蒸鍍法以配電部狀形成金屬反射層(Al(膜厚：10nm)/Au(膜厚：650nm)/Pt(膜厚：100nm)/Au(膜厚：900nm))。

接著，藉由蒸鍍法在支撐基板(Si基板)上形成金屬接合層(Ti(膜厚：650nm)/Pt(膜厚：20nm)/Au(膜厚：900nm))。接著，將金屬反射層與金屬接合層相向配置，在300。℃下進行加熱壓縮接合。接著，使用氨過氧化氫水混合液對成長用基板進行濕式蝕刻而除去，從而使n型接觸層露出。接著，使用蒸鍍法在n型接觸層上形成Ti(膜厚：150nm)/Au(膜厚：1250nm)，從而形成n型歐姆電極。接著，使用蒸鍍法在n型歐姆電極上形成Pad電極(Ti(膜厚：150nm)/Pt(膜厚：100nm)/Au(膜厚：2500nm))，將n型歐姆電極與Pad電極合併從而形成上部電極。再者，對於電極的圖案形成，使用利用了抗蝕劑的剝離法。

接著，藉由台面蝕刻將各元件間(寬度：60μm)的半導體積層體除去，從而形成切割線。然後，藉由蒸鍍法在支撐基板的背面側形成背面電極(Ti(膜厚：10nm)/Pt(膜厚：50nm)/Au(膜厚：200nm))，在300℃下進行1分鐘熱處理，藉此進行合金化。接著，在保持在8℃±1℃的硝酸溶液中將晶圓整體浸泡5秒鐘，進行形成了上部電極的區域以外的半導體積層體的表面的粗糙化。其後，在氨水中浸漬1分鐘後，利用純水進行1分鐘清洗。最後，藉由切割進行晶片單片化，從而製作實施例1的光半導體元件。再者，晶片尺寸為500μm×500μm。

圖7是表示藉由二次離子質譜(SIMS)對實施例1中製 作的光半導體元件的Te離子的擴散狀態進行測定而得的結果的圖表。在圖7中，橫軸為深度(μm)，左側的縱軸為n型摻雜劑(此處為Te、Si、C、H、O)的濃度(atoms/cm³)，右側的縱軸為Sb的二次離子強度(計數(counts)/sec)。在實施例1的情況下，半導體積層體140中摻雜的作為n型摻雜劑的Te的濃度的最大值為8.0×10¹⁸atoms/cm³。成為最大值的位置是相當於n型隧道結層的位置，觀察到Te自n型隧道結層朝向未摻雜的間隔物層及最初的障壁層擴散。然而，即使間隔物層及最初的障壁層的Te濃度因擴散而上升，亦為4.0×10¹⁸atoms/cm³以下，可限制為較佳的範圍內的Te濃度。

圖8是表示藉由SIMS對實施例1中製作的光半導體元件的Zn離子的擴散狀態進行測定而得的結果的圖表。在圖8中，橫軸為深度(μm)，左側的縱軸為p型摻雜劑(此處為Zn)的濃度(atoms/cm³)，右側的縱軸為二次離子強度(counts/sec)。在實施例1的情況下，半導體積層體140中摻雜的作為p型摻雜劑的Zn的濃度的最大值為6.0×10¹⁸atoms/cm³。成為最大值的位置是相當於p型隧道結層的位置，觀察到Zn自p型隧道結層朝向p型窗層及電子阻擋層的擴散。然而，即使p型窗層及電子阻擋層的Zn濃度因擴散而上升，亦為5.0×10¹⁸atoms/cm³以下，可限制為較佳的範圍內的Zn濃度。

(實施例2)

以與實施例1相同的方式使各半導體層磊晶成長至第二活性 層。接著，在第二活性層上依次形成第二隧道結層、第三活性層、第三隧道結層、第四活性層。與實施例1的第二活性層上同樣地，在第四活性層上依次形成電子阻擋層、p型窗層及p型接觸層。第三活性層及第四活性層具有與第一活性層相同的膜厚及組成，第二隧道結層及第三隧道結層具有與第一隧道結層相同的膜厚及組成。此處，在第二活性層與第二隧道結層之間、第三活性層與第三隧道結層之間，形成了具有與位於第一活性層與第一隧道結層之間的電子阻擋層相同的膜厚及組成的電子阻擋層。另外，在第二隧道結層與第三活性層之間、第三隧道結層與第四活性層之間形成了具有與位於第一隧道結層與第二活性層之間的間隔物層相同的膜厚及組成的間隔物層。以下的表2中對各層的組成以及厚度、及摻雜劑的種類以及成長時的摻雜劑濃度、以及包括摻雜劑的擴散在內的由SIMS分析所得的摻雜劑濃度進行記載。摻雜劑濃度藉由擴散而引起與實施例1相同的擴散，可限制為較佳的範圍內的擴散量。

[表2]

(比較例1)

將第二活性層的膜厚自430nm變更為0nm，將隧道結層上的間隔物層的膜厚自75nm變更為0nm，將隧道結層的摻雜了Te 的InAs層的膜厚自50nm變更為0nm，將隧道結層的摻雜了Zn的InAs層的膜厚自50nm變更為0nm，將隧道結層下的電子阻擋層的膜厚自15nm變更為0nm，將第一活性層的量子阱結構的阱層與障壁層設為20.5組(合計膜厚：860nm)，除此以外，以與實施例1相同的方式獲得比較例1的光半導體元件。

<評價：發光輸出功率評價>

使用恆電流電壓電源向由所述實施例及比較例獲得的光半導體元件流通100mA的電流。對此時的正向電壓Vf(V)及基於積分球的發光輸出功率Po(W)進行測定。另外，對施加反向電壓-0.1V時的漏電流(A)進行測定。將結果示於表3。

根據以上的結果，確認到藉由增加PN結數(活性層數)與隧道結數，發光輸出功率及正向電壓增大，進而漏電流減少。

藉由本發明，可提供一種隔著包含InAs的隧道結層而包含兩個以上的含有Sb的活性層的光半導體元件及其製造方法。

100:光半導體元件

105:成長用基板

140:半導體積層體

141:n型接觸層

142:n型窗層

143:第一間隔物層

144:第一活性層

144b:第一活性層的障壁層

144w:第一活性層的阱層

145:第一p型電子阻擋層

146:第一p型窗層

147:隧道結層

148:第二間隔物層

149:第二活性層

149b:第二活性層的障壁層

149w:第二活性層的阱層

150:第二p型電子阻擋層

151:第二p型窗層

152:p型接觸層

191:上部電極

195:下部電極

Claims (7)

1. 一種光半導體元件，具有光接收/發光波長為第一波長的第一活性層、所述第一活性層上的隧道結層、以及所述隧道結層上的光接收/發光波長為第二波長的第二活性層，所述光半導體元件中，所述第一活性層及所述第二活性層包含Sb，所述隧道結層具有p型InAs層及n型InAs層，在所述隧道結層的所述第一活性層側具有所述p型InAs層，在所述第一活性層與所述隧道結層之間具有p型電子阻擋層，所述第一活性層與所述隧道結層之間的膜厚為100 nm以下。
2. 如請求項1所述的光半導體元件，其中，所述隧道結層中摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸原子/cm³以上且小於1.0×10¹⁹原子/cm³。
3. 如請求項1或2所述的光半導體元件，其中，所述第一活性層及所述第二活性層具有量子阱結構，所述第一波長及所述第二波長為3000 nm以上。
4. 如請求項1或2所述的光半導體元件，其中，所述第一波長與所述第二波長彼此相同。
5. 如請求項1或2所述的光半導體元件，其中，在所述隧道結層的所述第二活性層側具有所述n型InAs層，在所述隧道結層與所述第二活性層之間具有間隔物層，所述隧道結層與所述第二活性層之間的膜厚為100 nm以下。
6. 一種光半導體元件的製造方法，包括如下步驟：在基板上形成光接收/發光波長為第一波長的第一活性層的步驟；在所述第一活性層上形成隧道結層的步驟；以及在所述隧道結層上形成光接收/發光波長為第二波長的第二活性層的步驟，所述第一活性層及所述第二活性層包含Sb，形成所述隧道結層的步驟包括：形成n型InAs層的步驟、在所述n型InAs層上且為所述第一活性層側形成p型InAs層的步驟、以及在所述第一活性層與所述隧道結層之間形成膜厚為100 nm以下的p型電子阻擋層的步驟。
7. 如請求項6所述的光半導體元件的製造方法，其中，所述隧道結層中摻雜劑濃度為1.0×10¹⁸原子/cm³以上且小於1.0×10¹⁹原子/cm³。