DE69620177T2

DE69620177T2 - Reflektierende halbleitersubstrate

Info

Publication number: DE69620177T2
Application number: DE69620177T
Authority: DE
Inventors: Timothy Carline; John Robbins
Original assignee: Qinetiq Ltd
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: AU5905696A; DE69620177D1; JP4137999B2; GB2314684A; CA2219141A1; CA2219141C; US6111266A; KR100444638B1; EP0834198B1; WO1996039719A1; GB9721332D0; JPH11507178A; EP0834198A1; GB9511336D0; GB2314684B; KR19990022379A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Reflektoren für elektromagnetische Strahlung in Halbleitersubstraten, die für das Aufwachsen hochqualitativer Epitaxieschichten geeignet sind. Diese Substrate können zur Herstellung von Hohlraumresonatoren für elektromagnetische Strahlung verwendet werden: derartige Resonatoren sind für Anwendungen wie Laser-Etalons und Infrarotphotodetektoren von Bedeutung.
Infrarotdetektoren sind sowohl für zivile als auch für militärische Anwendungen relevant. Bei Strahlungsübertragung durch die Atmosphäre begrenzt die atmosphärische Absorption den nutzbaren Wellenlängenbereich auf [3-5] · 10&supmin;&sup6; m und [7,5-14] · 10&supmin;&sup6; m. Für militärische Anwendungen kann der langwellige Bereich weiterhin mit Hilfe von Filtern auf etwa [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m begrenzt werden, um ein Blenden durch CO&sub2;-Laser zu vermeiden. In beiden Bereichen werden zur Bilderzeugung Focal plane arrays (FPAs) mit vielen einzelnen Detektorelementen verwendet. Für FPAs sind im Bereich von [3-5] · 10&supmin;&sup6; m mehrere Technologien verfügbar, beispielsweise CdHgTe (CMT) oder InSb hybridisiert auf Silicium-Ausgabeschaltkreisen oder in monolithischen Anordnungen. Im Bereich von [7,5-14] · 10&supmin;&sup6; m ist die Technologie weniger weit entwickelt. Das Wachstum von CMT mit der für FPAs im langwelligen Infrarot- Bereich (LWIR) erforderlichen Homogenität ist schwierig zu handhaben; es ist ein kaltes Kontaktieren an den Si-Ausgabeschaltkreis erforderlich, wodurch die Herstellung weiter erschwert wird. Die Mehrfachquantenschacht-(Multi Quantum Well (MQW))Detektoren wurden unter Verwendung von GaAs/AlGaAs zu Anordnungen von 128 · 128 Feldern weiterentwickelt, wobei zur Hybridisierung mit einem Si-Ausgabeschaltkreis die Lötanschlusstechnologie verwendet wird; die Ausbeute für größere Anordnungen ist jedoch nicht bekannt (B. F. Levine, J. Applied Physics 74 R1, 1993). FPAs hoher Güte werden typischerweise bei Temperaturen in der Nähe der Temperatur von flüssigem Stickstoff betrieben. Die thermische Fehlanpassung zwischen Detektor und Ausgabeschaltkreis begrenzt die Größe der Hybridanordnungen, die auf Silicium-Ausgabeschaltkreisen angeordnete Verbundhalbleiterdetektoren verwenden. Auf der Basis von monolithischem Si gibt es keine erfolgversprechende LWIR FPA Technologie; das im langwelligen Infrarot empfindliche Ir- Si besitzt einen geringen Quantenwirkungsgrad und hat daher eine sehr geringe Betriebstemperatur.
Gegenwärtig werden LWIR Technologien entwickelt, die mit den Si- Ausgabeschaltkreisen kompatibel sind, um die Beschränkungen zu vermeiden, die mit einem auf Hybridtechnik beruhenden Lösungsansatz unter Verwendung von Verbundhalbleiterdetektoren verbunden sind. Am vielversprechendsten ist hierbei die Verwendung pseudomorphologischer Heterostrukturen von epitaktisch auf Si- Substraten aufgewachsenen Silicium-Germanium-Legierungen (Si- Ge/Si). Mit pseudomorphologischem SiGe/Si ist die Homogenität über der Si-Substratscheibe vorteilhaft groß; hierdurch wird der Fixed Pattern Noise im FPA minimiert und die Produktionsausbeute steigt.
LWIR Photodetektoren aus SiGe/Si MQWs werden durch ihre geringe Empfindlichkeit und das thermische Rauschen des Dunkelstroms begrenzt. Die Bauelemente müssen bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden, um ein akzeptables Signal/Rausch-Verhältnis zu erhalten. Dies beschränkt die Verwendbarkeit und erhöht die Kosten des Bilderzeugungssystems. Durch eine Erhöhung des Quantenwirkungsgrades in bezug auf die Absorption der einfallenden Strahlung sollte das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert werden, wodurch der Betrieb bei höheren Temperaturen möglich wäre.
Der Quantenwirkungsgrad von Detektoren, die bei kürzeren Wellenlängen (< 2 · 10&supmin;&sup6; m) arbeiten, wurde durch Verwendung von Hohlraumresonatoren verbessert (siehe hierzu z. B. R. Kuchibhotla, J. Campbell, F. C. Bean, L. Peticolas und R. Hull, Appl. Phys. Lett 62 2215, 1993). Hohlraumresonatoren erzeugen Gebiete von lokal hoher elektrischer Feldstärke. Im Falle einer vom elektrischen Feld abhängigen Absorption kann der Quantenwirkungsgrad verbessert werden, indem der absorbierende Bereich des Bauelementes in den Hohlraumresonator verlegt wird.
Zur Herstellung eines solchen Hohlraumresonators wird die einfallende Strahlung der Wellenlänge X zwischen zwei Reflektoren eingefangen. Die Verstärkung des elektrischen Feldes im Resonator nimmt mit dem Reflexionsgrad der einschließenden Spiegel bei der Wellenlänge λ zu. Bei einem Resonator der Breite Lc und dem Brechungsindex n befindet sich das in dem Resonator eingeschlossene Licht bei den Wellenlängen in Resonanz, die durch die optische Dicke nLc/λ und die Phasenänderungen an den einschließenden Spiegeln gegeben sind. Die Breite des Resonators und auch die Wellenlängenabhängigkeit der Reflektoren müssen daher für die Anpassung an λ sorgfältig ausgewählt werden. Unter der Voraussetzung, dass die Reflektoren und der absorbierende Bereich ausreichend breitbandig sind, können Resonanzen bei mehr als einer Wellenlänge ausgenutzt werden.
Die in Hohlraumresonatoren verwendeten Reflektoren bestehen oft aus dielektrischen Schichtfolgen oder Halbleiterschichtfolgen, die aus einer großen Anzahl von Paaren von Schichten bestehen, die einen Brechungsindex n&sub1; (größer als n des Resonators) bzw. einen Brechungsindex n&sub2; (kleiner als n des Resonators) aufweisen und jeweils Schichtdicken von λ/4ni (mit i = 1 oder 2) besitzen. Eine wichtige Eigenschaft solcher Reflektoren ist die hohe Durchlässigkeit für einfallendes Licht, so dass die Schichtfolgen und der Resonator durchleuchtet werden können. Schwierigkeiten in der Herstellung von Paaren von Schichten hoher Güte, die an die langen Wellenlängen angepasst sind, beschränken jedoch die Verwendung solcher Bragg-Reflektoren für LWIR-Anwendungen. Falls eine der Schichten Spannungen aufweist, werden wie im Falle von SiGe/Si im Verlaufe des Spannungsabbaus in dicken Schichten Fehlstellen erzeugt, die den Wirkungsgrad des Bragg-Reflektors vermindern.
Halbleiterresonanz-Strukturen werden oft epitaktisch auf kristallinen Substraten abgeschieden. Wesentlich für einen hohen Wirkungsgrad ist, dass sich der Reflektor unterhalb der epitaktisch aktiven Zone des Bauelementes befindet. Da mit epitaktischen Verfahren hergestellte Bragg-Reflektoren nicht für LWIR-Anwendungen geeignet sind, müssen alternative Ausführungen von vergrabenen Reflektoren entwickelt werden, wobei das Substrat zur Herstellung epitaktischer Strukturen hoher Güte geeignet sein muss. Bei dem sich an der Oberfläche der aktiven Zone befindlichen Reflektor kann es sich einfach um die Halbleiter/Luft-Grenzschicht oder andere Schichten handeln, die epitaktisch oder im Anschluss an eine Epitaxie abgeschieden wurden.
Einzelne dielektrische SiO&sub2;-Schichten mit einem Brechungsindex im Infrarot-Bereich von etwa 1,45 (wohingegen Silicium im Infrarot- Bereich einen Brechungsindex von ungefähr 3,45 aufweist) wurden zur Verwendung als vergrabene Reflektoren in Silicium bei kürzeren Wellenlängen vorgeschlagen und beschrieben (siehe beispielsweise V. P. Kesan, P. G. May, F. K. LeGoues und S. S. Iyer, J. Cryst. Growth. 111, 936, 1991; D. K. Nayak, N. Usami, S. Fukatsu und Y. Shiraki, Appl. Phys. Lett. 64, 2373, 1994). Als Substrate wurden SIMOX Scheiben (Trennung durch Implantation von Sauerstoff) verwendet. Die hohe Qualität des Siliciums, das die Oxidschicht überdeckt, ermöglicht das epitaktische Abscheiden von Si und SiGe-Epischichten. Die erzielbaren Dicken vergrabener SiO&sub2;-Schichten in SIMOX Scheiben sind jedoch beschränkt.
Zur Herstellung qualitativ hochwertiger vergrabener Oxidschichten in Silicium bildet das Bond-and-Etch-Silicon-On-Insulator (BESOI) Verfahren eine alternative Technologie mit weniger Beschränkungen hinsichtlich der Dicke. Von Bedeutung ist dies bei größeren Wellenlängen, die zur Herstellung der benötigten Reflexionsgrade eine Dicke der SiO&sub2;-Schicht im um-Bereich erfordern.
Das schwache Absorptionsvermögen von SiO&sub2; im Infrarot-Bereich unterhalb von 7,5 · 10&supmin;&sup6; m führt für eine Einzelschicht zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsgrad mit Maxima und Minima, die von der Dicke der SiO&sub2;-Schicht abhängen. SiO&sub2; weist jedoch starke Phononenabsorbtionsbänder bei etwa 9,2 · 10&supmin;&sup6; m und ungefähr 21,5 · 10&supmin;&sup6; m auf. Eine Eigenschaft dieser Absorptionsbänder ist, dass der Brechungsindex in Wellenlängenbereichen auf der kurzwelligen Seite eines jeden Phononenabsorptionsbandes ein lokales Minimum aufweist. Im Vergleich mit den transparenten Wellenlängenbereichen abseits der Absorptionsbänder ist aufgrund dieser Eigenschaft der Reflexionsgrad der dicken, in Silicium eingebetteten SiO&sub2;-Einzelschicht in diesem Spektralbereich höher. Darüber hinaus ist in diesen Spektralbereichen der Reflexionsgrad nur schwach von der Wellenlänge abhängig und wird im wesentlichen Wellenlängenbereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m von der Oxiddicke beeinflusst; schließlich wird der Reflexionsgrad bei Schichtdicken oberhalb von 1,5 · 10&supmin;&sup6; m nahezu unabhängig von der Oxiddicke. Dies steht im Gegensatz zu den Eigenschaften der dielektrischen Transparenz im kurzwelligeren Bereich, in dem der Reflexionsgrad eine starke Abhängigkeit sowohl von der Dicke als auch von der Wellenlänge aufweist.
Prinzipiell können für die Wafer-Kontakttechnologie (waferbonding technology) auch andere vergrabene dielektrische Schichten verwendet werden, die Absorptionsbänder und einen verbesserten Reflexionsgrad bei anderen Wellenlängen aufweisen. Entsprechend könnte ein Hohlraumresonator unter Verwendung eines vergrabenen dielektrischen Reflektors und eines anderen Halbleitermaterials hergestellt werden, indem das Material mit einer Silicium-Scheibe, auf deren Oberfläche sich die dielektrische Schicht befindet, verbunden wird.
BESOI Substrate sind für die Herstellung von Hohlraumresonatoren im Wellenlängenbereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m besonders vorteilhaft. Einerseits kann im Bauelement eine dicke Oxidschicht (> 1,5 · 10&supmin;&sup6; m) als rückwärtiger Reflektor vorgesehen werden, wodurch ein hoher Reflexionsgrad erreicht wird. Der Reflexionsgrad einer dicken Schicht wird von Dickenschwankungen nur wenig beeinflusst. Andererseits ist der Reflexionsgrad über dem Wellenlängenbereich hinlänglich konstant, so dass selbst bei kleineren Abweichungen der Resonatorbreite vom angestrebten Wert Lc eine starke Resonanz auftritt. Im Ergebnis sind die Eigenschaften des Bauelementes gegenüber Schwankungen der Oxiddicke und der Resonatorbreite weniger empfindlich als dies bei kürzeren Wellenlängen der Fall wäre.
Vergrabene SiO&sub2;-Schichten können auch als frontseitige Reflektoren dienen, wobei das Licht von der Substratseite des Resonators auf die Si/SiO&sub2;-Schicht einfällt. In diesem Fall wird der für den erhöhten Reflexionsgrad nahe den Absorptionsbändern nutzbare Wellenlängenbereich durch die Absorption des einfallenden Lichts in der SiO&sub2;- Schicht vermindert, deren optimale Dicke geringer als die Dicke einer Oxidschicht für rückseitige Reflektoren ist. Zur Verbesserung des Lichteintrittes in das Substrat können Antireflex-Schichten verwendet werden.
S. Fukatsu, D. K. Nayak und Y. Shiraki berichten in Applied Physics Letters 65, 3039, 1994 über die Verwendung von SiO&sub2;-Einzelschichten als Reflektoren für Hohlraumresonatoren bei Wellenlängen unterhalb von 2 · 10&supmin;&sup6; m. Jedoch wird auf die spektrale Abhängigkeit des Brechungsindex n und Extinktionskoeffizienten k kein Bezug genommen. In der Fig. 2 dieser Druckschrift ist der Reflexionsgrad von SiGe/Si Epischichten auf einer in Silicium eingebetteten SiO&sub2;-Einzelschicht gezeigt.
Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrades zeigt ein oszillatorisches Verhalten, das auf zwei Resonanzen zurückzuführen ist, eine Resonanz in der obenliegenden SiGe/Si Schicht und eine Resonanz im SiO&sub2;-Reflektor selbst. Die letztere Resonanz erfolgt auf Grund des geringen Wertes des Extinktionskoeffizienten in der SiO&sub2; Schicht, wodurch Licht von der unteren SiO&sub2;/Si Grenzschicht reflektiert wird und in der SiO&sub2;-Schicht eine Interferenz erzeugt, womit wiederum eine starke Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrades der Schicht bewirkt wird.
Fukatsu et al. verwenden zur Erklärung der Ergebnisse ihrer Reflexionsgraduntersuchungen Brechungsindizes für Si und SiO&sub2; von nSi = 3,45 bzw. nSiO&sub2; = 1,45 bei Annahme einer geringen Absorption (d. h. sehr kleines k). Eine Erweiterung ihres Modells hin zu längeren Wellenlängen lässt für den Reflexionsgrad auf eine Fortsetzung des oszillatorischen Verhaltens schließen. Ihr Modell kann in dem wesenlichen Wellenlängenbereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m den hohen Wert und die Wellenlängen- und Dickenunempflichkeit des Reflexionsgrades jedoch nicht vorhersagen, die in der Nähe von Bereichen mit hohen k-Werten auftreten und in der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
Ein Reflektor für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von [7,5-14] · 10&supmin;&sup6; m enthält gemäß der vorliegenden Erfindung:
ein Halbleitersubstrat aus einem ersten Material;
eine Reflexionsschicht aus einem zweiten Material, wobei das zweite Material einen Brechungsindex, der innerhalb des angegebenen Bereiches in Abhängigkeit von der Wellenlänge zumindest ein lokales Minimum aufweist, und einen Extinktionskoeffizienten besitzt, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge zumindest ein lokales Maximum aufweist, das mit dem lokalen Minimum des Brechungsindex verknüpft ist; und
eine Schicht aus einem dritten Halbleitermaterial, dass mit dem ersten Material identisch oder von ihm verschieden ist;
wobei die Schichten so angeordnet sind, dass sich die reflektierende Schicht zwischen den anderen beiden Schichten befindet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Wellenlängenbereich im Bereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verursacht eine Phononenresonanz die lokalen Minima und die lokalen Maxima.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Silicium als erstes Material und Siliciumdioxid als zweites Material verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Reflektor für einen Hohlraumresonator verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Resonator in einem Detektor für elektromagnetische Strahlung verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Detektor einen für die Absorption der einfallenden Strahlung geeigneten Mehrfachquantenschachtbereich (multi quantum well region), wobei der elektrische Feldvektor der Strahlung eine Komponente parallel zu den Schichten aufweist und eine Wellenlänge hat, die der Resonanzwellenlänge des Resonators angenähert ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei:
Fig. 1 den Brechungsindex und den Extinktionskoeffizienten für SiO&sub2; in Abhängigkeit von der Wellenlänge angibt;
Fig. 2 den Reflexionsgrad für SiO&sub2; eingebettet in Silicium zeigt, der unter der Annahme vorhergesagt wird, dass es sich um ein idealisiertes Dielektrikum mit konstantem Brechungsindex handelt;
Fig. 3 die tatsächliche Abhängigkeit der Reflexionsgrade von der Wellenlänge angibt, die für in Silicium eingebettetes SiO&sub2; ausgewählter Dicken unter Verwendung von Spektren der dielektrischen Funktion berechnet wurden;
Fig. 4 und 5 jeweils die Abhängigkeit des elektrischen Feldes von der Tiefe in einer Struktur zeigen, die einen Si-Resonator enthält;
Fig. 6a eine nicht maßstabsgetreue schematische Darstellung eines Hohlraumresonator-Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung ist und Fig. 6b für dieses Bauelement die Abhängigkeit des elektrischen Feldes von der Tiefe zeigt;
Fig. 7 eine zweite nicht maßstabsgetreue Darstellung eines Hohlraumresonator-Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 8 den spektralen Verlauf der Reflexionsgrade bei senkrecht auf die obere Oberfläche eines Hohlraumresonators und eines Kontrollbauelements einfallender Infrarotstrahlung darstellt;
Fig. 9a den spektralen Verlauf der absoluten Responsivitäten des Hohlraumresonator-Detektors und des Kontrollbauelements bei Beleuchtung der oberen Oberflächen sowie des Reflexionsgrades des Resonatorbauelements angibt und Fig. 9b den spektralen Verlauf der absoluten Responsivität und des Reflexionsgrades für einen von der Substratseite her beleuchteten Hohlraumresonator-Detektor zeigt, und
Fig. 10 den spektralen Verlauf der absoluten Responsivität und des Reflexionsgrades eines zweiten Hohlraumresonator-Detektors angibt, der so gestaltet wurde, dass seine Responsivität im nutzbaren Wellenbereich von [8-9] · 10&supmin;&sup6; m einen Höchstwert aufweist.
Die Fig. 1 zeigt für SiO&sub2; die Abhängigkeit des Brechungsindex n und des Extinktionskoeffizienten k von der Wellenlänge. Lokale Minima 1 des Brechungsindexes werden bei Wellenlängen von etwa 9 · 10&supmin;&sup6; m und etwa 20 · 10&supmin;&sup6; m beobachtet. Lokale Maxima 2 des Extinktionskoeffizienten sind bei Wellenlängen von etwa 9,2 · 10&supmin;&sup6; m und 21,5 · 10&supmin;&sup6; m erkennbar. Diese Daten sind dem Handbook of Optical Constants of Solids, E. D. Palik (Herausgeber), Academic Press, 1985, entnommen.
In der Fig. 2 ist unter der Annahme eines idealisierten Dielektrikums (ohne lokale Absorptionsbänder) der für SiO&sub2;-Schichten berechnete Reflexionsgrad als Funktion der Wellenlänge für Dicken dox im Bereich von 5 · 10&supmin;&sup7; m bis 2 · 10&supmin;&sup6; m dargestellt. Der Brechungsindex wird als konstant angenommen und mit einem für SiO&sub2; in den transparenten kurzwelligen Bereichen charakteristischen Wert verwendet. Innerhalb des Wellenlängenbereichs von [7,5- 9] · 10&supmin;&sup6; m ist der Reflexionsgrad stark von der Wellenlänge und der Dicke abhängig und zeigt einen Maximalwert bei nur etwa 0,5.
In der Fig. 3 ist die tatsächliche Änderung des Reflexionsgrades von SiO&sub2;-Schichten in Abhängigkeit von der Wellenlänge für Dicken dox im Bereich von 5 · 10&supmin;&sup7; m bis 2 · 10&supmin;&sup6; m angegeben. Für dox > 1,5 · 10&supmin;&sup6; m ist der Reflexionsgrad von SiO&sub2; im Wellenlängenbereich zwischen [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m nahezu unabhängig von der Oxiddicke, wobei er in diesem Wellenlängenbereich einen Maximalwert von etwa 0,76 erreicht. Diese Werte sind unter Verwendung der Analysis Software for Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry, Version 1.3, J. A. Woollam Company, V.A.S.E. Integrated Data Acquisition berechnet worden, wobei auf die Spektren der dielektrischen Funktion aus dem oben erwähnten Handbook of Optical Constants of Solids Bezug genommen wurde.
Die Fig. 4 zeigt bei Bestrahlung mit einer Wellenlänge von 8 · 10&supmin;&sup6; m die Abhängigkeit des elektrischen Feldes in einem 2,4 · 10&supmin;&sup6; m dicken Si-Resonator von der Tiefe. Die Bereiche 3, 4, 5 und 6 der Kurve entsprechen jeweils Schichten von Luft, Silicium, SiO&sub2; und Silicium. Eine Si/Luft-Grenzschicht bildet den vorderen Reflektor (am Lichteintritt) und eine SiO&sub2; (2 · 10&supmin;&sup6; m)/Si-Grenzschicht den rückwärtigen Reflektor.
Entlang der horizontalen Achse des Diagramms ist die optische Dicke aufgetragen, die für jede Schicht der Struktur durch nidi/λ definiert ist, worin n1 den Brechungsindex und di die physikalische Dicke der Schicht i und λ die Resonanzwellenlänge bedeutet.
Die Fig. 5 gibt den durch Berechnung ermittelten Verlauf des elektrischen Feldes über die Tiefe eines 1,83 · 10&supmin;&sup6; m dicken Si- Resonators bei Bestrahlung mit einer Wellenlänge von 8 · 10&supmin;&sup6; m an. Die Bereiche 7, 8, 9, 10 und 11 der Kurve stellen jeweils Schichten aus Silicium, SiO&sub2;, Silicium, Metall und Luft dar. Eine SiO&sub2; (0,8 · 10&supmin;&sup6; m)/Si-Grenzschicht bildet den vorderen Reflektor und eine Si/A1-Grenzschicht den rückwärtigen Reflektor.
Die den Fig. 4 und S zugrundeliegenden Berechnungen wurden mit einer im Handel erhältlichen Software von H. A. Macleod (Thin Film Design Software for Apple Macintosh Version 2.1, 1983-1990) unter Verwendung der oben angegebenen Spektren der dielektischen Funktion durchgeführt.
Die Verwendung vergrabener SiO&sub2;-Reflektoren für Hohlraumresonatoranwendungen wird nun anhand der Beschreibung der Herstellung eines Infrarot-Hohlraumresonator-Detektors für Strahlung im Bereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m erläutert. Der Detektor verwendet zur Absorption der einfallenden Strahlung und für die Umwandlung der einfallenden Strahlungsenergie in ein elektrisches Signal eine Abfolge von p-SiGe/Si-Quantenschächten. Der Zweck des Hohlraumresonators besteht darin, im gewünschten Wellenlängenbereich das in den absorbierenden MQW einfallende Licht besser einzukoppeln. Hierzu wird der MQW in den Bereich gelegt, in dem das elektrische Feld vom Hohlraumresonator verstärkt wird. Die Wellenlänge des Spitzenwerts der Absorption des MQW, die Gesamtbreite des Resonators und die Reflektoren müssen sorgfältig auf die einfallende Strahlung abgestimmt werden.
Der Entwurf des Bauelements des vorliegenden Beispiels beruht auf einer detaillierten theoretischen Simulation; die Realisierung erfolgte durch epitaktisches Aufbringen des Resonators, des SiGe/Si-MQW und der dotierten elektrischen Kontakte auf eine von Shin-Etsu Handotai Co., Ltd erworbene, kommerzielle BESOI-Substratscheibe.
Anschließend wurden einfache Bauelementestrukturen hergestellt und deren elektrisches Verhalten wurde bei spektraler Beleuchtung mit Hilfe der Photoleitfähigkeitstechnik untersucht. Diese Ergebnisse wurden dann mit den optischen Eigenschaften des Hohlraumresonators verglichen, die mittels spektraler Reflexion gemessenen wurden; hierdurch kann die Leistungssteigerung des Bauelements bei der Resonanzwellenlänge des Resonators im Vergleich mit einem nicht resonanten Kontrollbauelement gezeigt werden.
Das Substrat weist unter einer leicht dotierten Si-Schicht (etwa 10&supmin;&sup6; m) eine 2 · 10&supmin;&sup6; m dicke SiO&sub2;-Schicht auf. Die Resonatorbreite wurde ähnlich wie für die Fig. 4 und 5 durch Simulation des Profils des elektrischen Feldes im geplanten Hohlraumresonator bestimmt, wobei das oben beschriebene Software-Paket und die zuvor erwähnten Referenzspektren der dielektrischen Funktion verwendet wurden und die Auswirkungen der Dotierung (in ungefährer Weise) sowohl für SiGe als auch Si-Schichten berücksichtigt wurden (D. K. Schroder, R. N. Thomas und J. C. Swartz, IEEE Transactions on Electron Devices, Band ED-25, Nr. 2, Februar 1978, S. 254).
Der Aufbau des MQW wurde ausgehend von Messungen an einem zuvor hergestellten, nicht resonanten Bauelement entwickelt, das bei Bestrahlung oberhalb von 5 · 10&supmin;&sup6; m bis zu einer Grenze im Bereich von [10-11] · 10&supmin;&sup6; m ein photoleitfähiges Verhalten zeigt und einen Höchstwert der spektralen Empfindlichkeit um 8 · 10&supmin;&sup6; m hat. In dem resonanten Bauelement bildet die obere Si/Luft-Grenzschicht den vorderen Reflektor und das vergrabene Oxid den rückwärtigen Reflektor. Es wird in diesem Fall davon ausgegangen, dass das Auffinden der vollständigen Resonatorbreite (welche den MQW, die Kontaktschichten und die Siliciumzwischenlage umfasst) für eine Resonanz bei 8 · 10&supmin;&sup6; m analog zur Bestimmung der "richtigen" Dicke für eine Antireflexbeschichtung auf Metall erfolgen kann, wobei das "Metall" durch das SiO&sub2; und die Antireflexschicht durch den darüber liegenden Resonator gegeben ist (siehe S. L. Daryanani und G. W. Taylor, Optical and Quantum Electronics 25, 1993, 123).
Dies kann erreicht werden, indem mit Hilfe der Software der Reflexionsgrad der einfallenden monochromatischen Strahlung durch Veränderung der Dicke des Hohlraumresonators minimiert wird. Es wird die Dicke des dünstmöglichen Resonators gewählt, in dem die Kontaktschichten noch untergebracht werden können. Das aktive Gebiet besteht aus einem 20fachen MQW mit etwa 50 · 10&supmin;&sup9; m dicken Si-Sperrschichten und etwa 8 · 10&supmin;&sup9; m dicken Si0,87Ge0,13- Quantenschächten bei einer Akzeptorkonzentration von etwa 1 · 1016 m-2.
Die Fig. 6a zeigt einen Vielfachquantenschacht-IR-Hohlraumresonator-Detektor mit einem erfindungsgemäßen Reflektor, der einen BESOI-Bereich 12 und einen Vielfachquantenschachtbereich 13 aufweist. Der Bereich 12 enthält wiederum eine Reflektorschicht 14 aus SiO&sub2;, die zwischen einem p&supmin;-dotierten Siliciumsubstrat 15 und einer für nachfolgende epitaktische Abscheidungen geeigneten Si- Schicht 16 eingebettet ist.
Der Bereich 13 umfasst Mehrfachschichten von SiGe/Si 17, die zwischen eine p&spplus;-dotierte Siliciumschicht 18 und eine für weitere epitaktische Abscheidungen geeignete Si-Schicht 19 eingebettet sind. Die obere Fläche dieses Bereichs ist von einer Schicht 20 aus p&spplus;- dotierten Silicium bedeckt, das zum Anbringen elektrischer Kontakte (nicht gezeigt) geeignet ist. Optimale Resonanzverstärkung wird bei senkrecht auf die obere Oberfläche (Si/Luftoberfläche) einfallende Strahlung geeigneter Wellenlänge erreicht, wobei jedoch die Absorption bei nicht senkrechtem Einfall der Strahlung größer ist, die innerhalb des Resonators nahe zum Lot gebrochen wird.
Die Fig. 6b zeigt das Profil des elektrischen Feldes für das Bauelement der Fig. 6a, wobei das Profil mit Hilfe der zuvor erwähnten, im Handel erhältlichen Software erstellt wurde.
Entlang der horizontalen Achse ist, wie in den Fig. 4 und 5, die optische Dicke aufgetragen.
Das Maximum des elektrischen Feldes wird durch Absorption in den Kontaktschichten um etwa 25% gedämpft und besitzt einen Höchstwert im Bereich von 30 Vm&supmin;¹ und 35 Vm&supmin;¹. Der Höchstwert des elektrischen Feldes in einem äquivalenten Si-Substrat beträgt etwa 12,5 Vm&supmin;¹, d. h., die Verstärkung der Intensität des elektrischen Feldes liegt im Bereich von 5 bis 8, wobei die Verstärkung durch das Quadrat des Verhältnisses des elektrischen Feldes im Resonanzfall und im nicht resonanten Fall gegeben ist. In diesem Beispiel fällt die Lage des Spitzenwertes 21 mit der Lage des in der Fig. 6a gezeigten Mehrfachquantenschachtbereiches 17 zusammen.
In der Fig. 7 wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Schichten zu kennzeichnen, die den in der Fig. 6a gezeigten Schichten entsprechen. An den p&spplus;-dotierten Schichten 18 und 20 sind elektrische Kontakte 22 aus Aluminium angebracht.
Es wurde ein zweites resonantes Bauelement mit gleicher epitaktischer Struktur hergestellt, um senkrecht auf die Substratseite einfallende Strahlung nachzuweisen. In diesem Fall bildet das 2 · 10&supmin;&sup6; m dicke vergrabene Oxid den vorderen Reflektor des Resonators und das an der oberen Siliciumoberfläche der epitaktischen Schichten abgeschiedene Aluminium den rückwärtigen Reflektor.
Die Oberfläche der Substratseite, die der einfallenden Strahlung zugewandt ist, wurde für eine bessere Transmission poliert, aber es wurde keine Antireflexschicht aufgebracht.
Ein äquivalenter aktiver Mehrfachquantenschacht und eine äquivalente Kontaktstruktur wurden epitaktisch auf einem p&spplus;-Si-Substrat abgeschieden und für die Herstellung eines nicht resonanten Kontrollbauelementes verwandt.
Die aktiven Bauelementschichten wurden mit Hilfe der Niederdruckdampfphasenepitaxie (Low Pressure Vapour Phase Epitaxy, LPVPE) in einem Ultra-Hochvakuum-Edelstahlrezipienten abgeschieden. Als Prozessgase für das Abscheiden der Si und SiGe-Epischichten wurden Silan und German verwendet, wobei Diboran für die p-Dotierung beigemengt wurde. Die Prozessgase wurden bei einem Druck typischerweise von 13 bis 130 Pa mit Wasserstoff vermischt. Das Oberflächenoxid wurde bei 900-920ºC desorbiert und es wurde ein Siliciumpuffer von 5 · 10&supmin;&sup8; m Dicke bei 750ºC abgeschieden. Das Abscheiden der Bauelementeschichten erfolgte nominell bei 610ºC.
Durch die Minima des spektralen Reflexionsgrades kann in Fig. 8 das Vorhandensein der optischen Resonanz im Hohlraumresonator des Bauelementes nachgewiesen werden. Nach der Abscheidung wurden unter Verwendung eines Perkin-Elmer 983G Infrarotphotospektrometers (mit Gold als 100% Normal) Reflexionsspektren von Hohlraumresonator-Bauelementen und von Kontrollbauelementen aufgenommen. Die Spektren wurden in der Mitte der Scheibe 23, bei Mitte + 0,01 m 24 und bei Mitte + 0,02 m 25 bei senkrecht auf die obere Oberfläche einfallendem Licht aufgenommen. Wellenlängen, für die eine Resonanz auftritt, liegen in den Bereichen 26 vor, für die der Reflexionsgrad des Hohlraumresonators unter dem Reflexionsgrad des Kontrollelements 27 liegt. Die Resonanzen verschieben sich zu kürzeren Wellenlängen, wenn die Messung noch weiter entfernt vom Zentrum der Scheibe mit dem resonanten Bauelement erfolgt.
Dies hat seine Ursache in einer von der Lage auf dem Substrat abhängigen Veränderung der Resonatorbreite, die mit einem während des Abscheidens radial über die Scheibe verlaufenden Temperaturgradienten zusammenhängt.
Die Fig. 8 veranschaulicht sowohl das Vorliegen mehrfacher Resonanzen als auch die Möglichkeit, diese mittels der Breite des Hohlraumresonators abzustimmen.
Der Aufbau des Bauelementes sollte nahe der Mitte des Substrats eine Hohlraumresonanz mit einem Zentrum bei 8 · 10&supmin;&sup6; m ergeben. In der Fig. 8 sieht man, dass die Hohlraumresonanz 26b zu einer Wellenlänge von 7,25 · 10&supmin;&sup6; m verschoben ist. Bedingt wird dies von der im Substrat vorhandenen vergrabenen SiO&sub2;-Schicht, die den Emissionsgrad der BESOI-Scheibe im Vergleich zu einem Si- Substratträger verändert. Der Emissionsgrad wird während des Abscheidens der Epischichten zur Messung der Scheibentemperatur verwendet; das Abscheiden des Hohlraumresonator-Bauelements erfolgte bei einer Temperatur, die leicht unterhalb der beabsichtigten 610ºC lag. Als Folge wurde der Resonator dünner als beabsichtigt, so dass die Resonanz bei kürzerer Wellenlänge stattfindet.
Die Resonatordicke nahe dem Zentrum des Substrats wurde mittels Simulation der Reflexionsspektren mit der zuvor beschriebenen im Handel erhältlichen Software ermittelt, wobei die Brechungsindices für undotiertes Si und SiO&sub2; verwendet wurden, um den Aufbau des Bauelements festzulegen. Die ermittelte Dicke betrug etwa 3,2 · 10&supmin;&sup6; m und war um 0,37 · 10&supmin;&sup6; m geringer als ursprünglich angenommen. Unter Verwendung dieser korrigierten Resonatordicke wurde das Profil der elektrischen Feldstärke in der Bauelementestruktur bei den Wellenlängen simuliert, die ein Reflexionsminimum aufweisen. Darauf ergibt sich insgesamt eine resonante Verstärkung des elektrischen Feldes im Resonator, wobei die größte Verstärkung bei 7,25 · 10&supmin;&sup6; m auftritt.
Um bei Beleuchtung der oberen Oberfläche die Hauptresonanz in den erwünschten Wellenlängenbereich von [7,5-9] · 10&supmin;&sup6; m zurückzuverlegen, müssen einfach nur die epitaktischen Abscheidebedingungen zur Herstellung eines Resonators mit einer Dicke von 3,57 · 10&supmin;&sup6; m angepasst werden. Alternativ hierzu können die Bedingungen der resonanten Phase innerhalb des dünneren Resonators durch Beleuchten der Substratseite und durch Verwenden eines auf der oberen Si-Oberfläche abgeschiedenen Al- Rückseitenreflektors verändert werden.
In der Nähe der Scheibenmitte ist die entsprechende Hohlraumresonanz um 7,8 · 10&supmin;&sup6; m zentriert.
Um nachzuweisen, dass die Arbeitsweise der Hohlraumresonator- Detektoren auf diesen Prinzipien basiert, wurden sowohl mit den Hohlraumresonatoren als auch den Kontrollproben einfache photoleitfähige Bauelemente hergestellt. Die Bauelemente besitzen eine Mesa-Struktur mit elektrischen Kontakten aus aufgedampftem Aluminium. Die Herstellung des funktionstüchtigen Resonatorbauelements mit einem rückwärtigen Oxidreflektor und des Kontrollbauelementes für Beleuchtung der oberen Oberfläche erfolgte nach folgenden Schritten:
i) An jeder Probe, die durch Spalten einer Scheibe erhalten wird, wird mit einer verdünnten HF-Lösung das Oberflächenoxid entfernt. Dieser Schritt wird vor dem Mesa-Ätzen und vor dem Al-Aufdampfen wiederholt. Die Probe kann in Methanol eingetaucht werden, um eine Rückoxidation der Oberfläche vor den nachfolgenden Prozessschritten zu verhindern.
ii) Als Ätzmasken werden anschließend Wachstüpfelchen von etwa 2 mm Durchmesser auf die Oberfläche aufgebracht. Diese legen das Mesa-Gebiet fest.
iii) Mesas von ungefähr 3 · 10&supmin;&sup6; m Höhe werden unter Verwendung einer wässrigen Ätzlösung von 30 ml 0,825 M Cr&sub2;O&sub3;-Lösung und 20 ml 40%iger HF geformt.
iv) Die Wachsmasken werden entfernt und Aluminium wird auf die Probenoberfläche aufgedampft.
v) Zwei Wachstüpfelchen werden dann auf das Aluminium aufgebracht, um die zwei elektrischen Kontakte festzulegen. Auf jedem Bauelement liegt ein Kontakt so auf der oberen Oberfläche der Mesa-Struktur, dass der Großteil der Mesa-Fläche für das Eindringen des auffallenden Lichtes in den Resonator frei bleibt. Der zweite Kontakt befindet sich zur elektrischen Kontaktierung unterhalb des MQW-aktiven Bereichs auf der geätzten Oberfläche.
vi) Das nicht erwünschte Al wird anschließend mit einer Al- Ätzlösung entfernt. Dann wird das Wachs entfernt.
vii) Die Proben werden in Stickstoffatmosphäre 5 min auf 385ºC erhitzt, um durch Legieren des A1 ohmsche Kontakte zu bilden.
viii) Die Proben werden anschließend auf einzelne Träger montiert und elektrisch kontaktiert, indem die Aluminiumkontakte mittels Ball Bonding mit den geeigneten Teilen des Trägers verbunden werden.
Die Photoleitfähigkeit des Hohlraumresonators und des Kontrollbauelements wurden gemessen, wobei die obere Oberfläche bei einer Temperatur von 20ºK beleuchtet wurde (Fig. 9a). Die Spektren der relativen Responsivität werden erhalten, indem für jede Probe die spektrale Empfindlichkeit auf infrarote monochromatische Strahlung durch die Empindlichkeit eines pyroelektrischen Detektors für dieselbe Strahlung dividiert wird, wobei die Empfindlichkeit des pyroelektrischen Detektors über den in Frage kommenden Wellenlängenbereich als konstant angenommen wurde.
Die monochromatische Strahlung wird mit einem Globar und einem nachgeschalteten Gittermonochromator und einem geeigneten Langwellenfilter (long pass filter) erzeugt und dann zerhackt. Das elektrische Signal der Probe wurde über einen Vorverstärker in einen Lock-in-Verstärker eingespeist, wobei die Zerhackerfrequenz der einfallenden Strahlung als Referenzfrequenz verwendet wurde. Das von dem pyroelektrischen Detektor kommende Signal wurde direkt in den Lock-in-Verstärker gespeist. Das spektralabhängige Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers wurde als Rohspektrum der Photoleitfähigkeit aufgezeichnet.
Die Spektren der absoluten Responsivität wurden von der relativen Responsivität mittels einer Photostrommessung mit einer Schwarzkörperstrahlung von 500 K abgeleitet. Die Fig. 9a zeigt die Spektren der absoluten Responsivität sowohl für das Hohlraumresonator- Bauelement 28 als auch für das Kontroll-Bauelement 29 und zum Vergleich den Reflexionsgrad 30 der Hohlraumresonatorprobe. Die auf resonanter Verstärkung beruhende Wirkungsweise des Infrarotdetektors ist in dieser Figur deutlich zu sehen. Im Vergleich mit der Kontrollprobe weist das Hohlraumresonator-Bauelement eine Struktur mit einer Spitzenwertbildung und eine signifikante Steigerung der Responsivität auf.
Der Spitzenwert 31 der Responsivität des Hohlraumresonator- Bauelements bei 7,25 · 10&supmin;&sup6; m wird, wie im Vergleich mit dem an derselben Struktur gemessenen Reflexionsgrad zu sehen ist, durch die Hohlraumresonanz des einfallenden Lichtes dieser Wellenlänge verursacht. Bei dieser Wellenlänge tritt ein lokales Minimum 32 des Reflexionsgrades auf. Der durch die Resonanz begründete Spitzenwert 31 der Responsivität ist ausgeprägter als die Spitzenwerte 33, 34 und 35 bei anderen Wellenlängen, da bedingt durch das lokale Minimum des Brechungsindexes des SiO&sub2;-Reflektors bei dieser Wellenlänge der Reflexionsgrad höher ist.
Ein gebrauchsfähiges Resonatorbauelement mit einem Aluminiumrückseitenreflektor und einem vorderseitigen Reflektor aus vergrabenem Oxid für substratseitige Beleuchtung wurde gemäß den folgenden Schritten hergestellt:
i) An einem Stück der Hohlraumresonatorprobe auf dem BESOI- Substrat wird die rauhe Unterseite des Substrats zur Verbesserung der Transmission poliert. Die polierte Oberfläche wird mit Wachs geschützt.
ii) Das Oxid wird mit einer verdünnten HF-Lösung von der oberen Oberfläche entfernt. Dieser Schritt wird vor dem Mesa-Ätzen und Al- Aufdampfen wiederholt. Die Probe kann in Methanol eingetaucht werden, um eine Rückoxidation der Oberfläche vor den nachfolgenden Prozessschritten zu verhindern.
iii) Al wird auf die obere Oberfläche aufgedampft; Wachstüpfelchen von etwa 2 mm Durchmesser werden als Ätzmaske anschließend auf die Oberfläche aufgebracht. Diese definieren das Gebiet der Mesa und den oberen Kontakt, der dessen gesamte Fläche einnimmt.
iv) Das freiliegende Aluminium wird durch Ätzen entfernt; Mesas von ungefähr 3 · 10&supmin;&sup6; m Höhe werden mit einer wässrigen Ätzlösung von 30 ml 0,825 M Cr&sub2;O&sub3;-Lösung und 20 ml 40%iger HF herausgeätzt.
v) Auf die Oberfläche wird ein zweite Aluminiumschicht aufgedampft; ein Wachstüpfelchen wird auf die geätzte Fläche aufgebracht, um den unteren Kontakt festzulegen.
Dann folgen die oben beschriebenen Schritte vi), vii) und viii), wobei zusätzlich in den Träger ein Loch gebohrt wird, um die Beleuchtung von der polierten Substratseite her zu ermöglichen.
Die Fig. 9b zeigt die Messungen der absoluten Responsivität 36, die wie für Fig. 9a beschrieben bei 20 K durchgeführt wurden, im Vergleich mit dem Reflexionsspektrum 37 bei substratseitiger Beleuchtung des Hohlraumresonators. Die Reflexion 37 ist, zum großen Teil wegen der hochreflektierenden Al-Rückseitenschicht, größer als die in der Fig. 8a dargestellte Reflexion. Das Minimum der Reflexion 38 bei 7,8 · 10&supmin;&sup6; m zeigt, dass durch die Kombination des SiO&sub2;- Vorderseitenreflektors und des Al-Rückseitenreflektors die Hohlraumresonanz im Vergleich mit dem Minimum 32 der Fig. 9a zu längeren Wellenlängen verschoben wird.
In Fig. 9b zeigt die Responsivität 36 der Photoleitfähigkeit in Verbindung mit der Hohlraumresonanz innerhalb des erwünschten Wellenlängenbereichs einen Spitzenwert 39 bei 7,5 · 10&supmin;&sup6; m. Aufgrund der größeren Verstärkung der Intensität des elektrischen Feldes bei dem SiO&sub2;/Si- und Si/Al-Reflektorpaares im Vergleich mit dem SiO&sub2;/Si- und Si/Luft-Reflektorpaar ist die absolute Größe der Spitzenresponsivität höher als die Spitze 31 des Resonatorbauelements der Fig. 9a, das von oben beleuchtet wird.
Dieser Effekt ist aus dem berechneten höheren Spitzenwert des elektrischen Feldes innerhalb des Resonators der Fig. 5 im Vergleich mit Fig. 4 offensichtlich.
Der Spitzenwert der Responsivität 39 in der Fig. 9b tritt nicht bei derselben Wellenlänge auf wie das Minimum 38 des Reflexionsgrades 37, da das einfallende Licht in dem 2 · 10&supmin;&sup6; m dicken vorderseitigen SiO&sub2;-Reflektor absorbiert wird. Eine weitere Verbesserung des Spitzenwertes der Responsivität sollte daher durch Optimierung des dielektrischen Vorderseitenreflektors dieser Konfiguration erreichbar sein.
Die Fig. 10 zeigt die Messungen der Photoleitfähigkeit für ein weiteres Bauelement, das in ähnlicher Weise wie das Bauelement der Fig. 9a hergestellt wurde. Dieses Bauelement hat eine Resonatordicke von ungefähr 4,1 · 10&supmin;&sup6; m und wird über die obere Oberfläche beleuchtet. Das Spektrum der absoluten Responsivität 40 des Bauelements ist zusammen mit dem gemessenen Reflexionsgrad 41 und dem simulierten (mit ähnlichen Verfahren wie den zuvor beschriebenen) Reflexionsgrad 42 dargestellt. Die Messungen erfolgen bei einer Versorgungsspannung von 2 V.
Die der Fig. 10 geht hervor, daß das Bauelement einen Spitzenwert 43 der Responsivität im nutzbaren Wellenlängenbereich von [8- 9] · 10&supmin;&sup6; m hat. Der Spitzenwert 43 fällt mit dem Minimum 44 des Reflexionsgrades zusammen.

Claims

1. Reflektor für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von [7,5 bis 14] · 10&supmin;&sup6; m, der enthält:

- ein Halbleitersubstrat aus einem ersten Material,

- eine reflektierende Schicht aus einem zweiten Material, wobei das zweite Material einen Brechungsindex, der innerhalb des angegebenen Bereichs in Abhängigkeit von der Wellenlänge zumindest ein lokales Minimum aufweist, und einen Extinktionskoeffizienten besitzt, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge zumindest ein lokales Maximum aufweist, das mit dem lokalen Minimum im Brechungsindex verknüpft ist; und

- eine Schicht aus einem dritten Halbleitermaterial, das mit dem ersten Material identisch oder von ihm verschieden sein kann;

- wobei die Schichten so angeordnet sind, dass die reflektierende Schicht zwischen den beiden anderen Schichten eingebettet ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenbereich im Bereich von [7,5 bis 9] · 10&supmin;&sup6; m liegt.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lokalen Minima und die lokalen Maxima von einer Phononenresonanz herrühren.

4. Reflektor nach Anspruch 3, wobei Silicium das erste Material und Siliciumdioxid das zweite Material bildet.

5. Hohlraumresonator, der einen Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.

6. Detektor für elektromagnetische Strahlung, der einen Hohlraumresonator gemäß Anspruch 5 enthält.

7. Detektor nach Anspruch 6, der ferner ein Mehrfachquantenschachtgebiet aufweist, das geeignet ist, die einfallende Strahlung zu absorbieren, wobei diese Strahlung einen Vektor des elektrischen Feldes mit einer Komponente parallel zu den Schichten aufweist und eine Wellenlänge besitzt, die der Resonanzwellenlänge des Resonators ungefähr entspricht.