JP2000183319A

JP2000183319A - 量子井戸型光センサ

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Publication number: JP2000183319A
Application number: JP10354306A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishino; 弘師西野; Purafura Masarukaru; プラフラマサルカル; Toshio Fujii; 俊夫藤井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JP3716401B2

Abstract

(57)【要約】【課題】量子井戸型光センサに関し、暗電流の大半を
相殺させるように動作させて、センサ感度を向上する。【解決手段】多重量子井戸層１，５におけるサブバン
ド間のキャリア励起による光吸収を利用して光検知を行
う量子井戸型光センサを構成する２つの多重量子井戸層
１，５をコンタクト層２，４を介して対向させた状態で
積層させ、２つの多重量子井戸層１，５間に光閉じ込め
層３を設けるとともに、光入射側と反対側に設けた多重
量子井戸層５側に入射光を偏向させる光結合構造６を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は量子井戸型光センサ
に関するものであり、特に、多重量子井戸に生じたサブ
バンド間の遷移による光吸収を利用した赤外線センサに
おける暗電流の相殺構造に特徴のある量子井戸型光セン
サに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、１０μｍ帯近傍の赤外線を検知す
る赤外線検知装置としては、Ｃｄ組成比が０．２近傍、
例えば、Ｃｄ組成比が０．２２のＨｇＣｄＴｅ層に形成
したｐｎ接合ダイオードをフォトダイオードとしたもの
を用い、このフォトダイオードを一次元アレイ状或いは
二次元アレイ状に配置すると共に、読出回路との電気的
なコンタクトをとるために、赤外線フォトダイオードア
レイ基板及びＳｉ信号処理回路基板を、双方に形成した
Ｉｎ等の金属のバンプで貼り合わせた赤外線検知装置が
知られている。

【０００３】しかし、この様なＨｇＣｄＴｅ系赤外線検
知装置の場合には、結晶性の良好な大面積基板の入手が
困難であるので多センサ素子からなる大型の赤外線検知
アレイを構成することが困難であるという問題があり、
近年、この様な問題を解決するものとして、結晶性の良
好な大面積基板の入手が容易であるＧａＡｓ系半導体を
用い、且つ、多重量子井戸におけるサブバンド間の遷移
による光吸収を利用することにより１０μｍ帯近傍の赤
外線の検知を可能にした量子井戸型光センサが注目を集
めている。

【０００４】ここで、図３を参照して従来の量子井戸型
光センサを説明する。図３参照図３は、従来の量子井戸型光センサの１セル分の概略的
断面図であり、まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板３１上に、
下部コンタクト層となるｎ型ＧａＡｓ層３２、ｉ型Ａｌ
ＧａＡｓバリア層に交互に挟まれた複数のｎ型ＧａＡｓ
ウエル層からなるＭＱＷ層３３、及び、上部コンタクト
層となるｎ型ＧａＡｓ層３４を順次堆積させたのち、セ
ンサ素子形成領域に対応するｎ型ＧａＡｓ層３４の表面
に垂直入射光をＭＱＷ層３３で検知可能なように斜め方
向に回折・偏向させる回折格子３５を設け、次いで、ｎ
型ＧａＡｓ層３２に対する共通電極を形成するためのコ
ンタクト用開口を設けたのち、ＳｉＯＮ膜（図示せず）
を保護膜とし、ＳｉＯＮ膜に設けた開口部分にＡｕ・Ｇ
ｅ／Ｎｉからなるオーミック電極３６，４０を設けると
共に、オーミック電極３６及び回折格子３５を覆うよう
にＡｕ膜を設けて反射電極３７とし、さらに、ＳｉＯＮ
膜３９を介してＴｉ／Ａｕ膜からなるパッド電極３９を
設け、このパッド電極３９を介して出力端子４１を接続
するとともに、オーミック電極４０を介して共通電極端
子４２を接続する。なお、オーミック電極４０の表面も
Ｔｉ／Ａｕ膜で覆われており、また、出力端子４１及び
共通電極端子４２はＩｎバンプによって構成される。

【０００５】この様に、従来の量子井戸型光センサで
は、サブバンド間の遷移による光吸収を起こす多重量子
井戸構造のＭＱＷ層３３の上下をコンタクト層、即ち、
ｎ型ＧａＡｓ層３２及びｎ型ＧａＡｓ層３４で挟んだ素
子構造となっており、各光センサ素子には半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板３１側からほぼ垂直入射した入射光がＭＱＷ層
３３において吸収されやすいように斜め方向に回折・偏
向させる回折格子３５、及び、回折格子３５を透過する
光をＭＱＷ層３３側に反射する反射電極３７からなる光
結合構造を有している。

【０００６】この様な光センサ素子を１次元アレイ状或
いは２次元アレイ状に配置することによって赤外線検知
アレイを構成しており、各光センサ素子に対する共通バ
イアスは共通電極端子４２からｎ型ＧａＡｓ層３２を介
して印加することになり、また、各光センサ素子からの
出力は、各光センサ素子に設けた出力端子４１から取り
出すことになる。

【０００７】この様な量子井戸型光センサにおいては、
量子井戸内に閉じ込められたキャリア、この場合には、
電子を入射光によって励起し、ｉ型ＡｌＧａＡｓバリア
層の伝導帯側のバンド端を越えて外部に流出させて光電
流として検知しており、量子井戸での光吸収効率を高め
るためには、ＭＱＷ層３３を構成するｎ型ＧａＡｓウエ
ル層のドーピング濃度を大きくして量子井戸内のキャリ
ア濃度、即ち、電子濃度を増加させれば良い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光吸収効率を
高めるために、キャリア濃度を増加させると、増加した
キャリアが熱励起によって量子井戸外に脱出する電流成
分、即ち、暗電流も増加し、この暗電流は光センサ出力
としては無意味なので、暗電流の増加がセンサ感度の低
下をもたらすという問題がある。

【０００９】したがって、この様な量子井戸型光センサ
を動作させるためには、素子温度を低くして暗電流を小
さくする必要が生じ、センサ感度を向上させるためには
冷却温度を液体窒素温度（７７Ｋ）以下にする等の著し
い制限があるという問題を生じていた。

【００１０】したがって、本発明は、量子井戸型光セン
サにおいて、暗電流の大半を相殺させるように動作させ
て、センサ感度を向上することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。図１参照（１）本発明は、多重量子井戸層１，５におけるサブバ
ンド間のキャリア励起による光吸収を利用して光検知を
行う量子井戸型光センサにおいて、２つの多重量子井戸
層１，５をコンタクト層２，４を介して対向させた状態
で積層させ、２つの多重量子井戸層１，５間に光閉じ込
め層３を設けるとともに、光入射側と反対側に設けた多
重量子井戸層５側に入射光を偏向させる光結合構造６を
設けたことを特徴とする。

【００１２】この様に、２つの多重量子井戸層１，５を
積層させると共に、光入射側と反対側に設けた多重量子
井戸層１，５側に入射光を偏向させる光結合構造６、例
えば、回折格子と反射電極とからなる光結合構造６を設
けることによって、ほぼ垂直入射された入射光は、２つ
の多重量子井戸層１，５のどちらでも吸収されず、光結
合構造６によって反射・偏向されて反射光となることに
より光入射側と反対側に設けた多重量子井戸層５におい
て効率良く吸収されることになる。なお、偏向とは回折
による偏向も含むものである。

【００１３】さらに、２つの多重量子井戸層１，５間に
光閉じ込め層３、即ち、低屈折率層を設けているので、
光結合構造６によって反射・偏向された光は、光入射側
に設けた多重量子井戸層１に達することはほとんどな
く、したがって、光入射側に設けた多重量子井戸層１に
おける電流成分をほぼ暗電流のみとすることができ、こ
の暗電流を用いることによって光入射側と反対側に設け
た多重量子井戸層５における暗電流を相殺し、光電流の
みを取り出すことができる。なお、２つの多重量子井戸
層１，５の間に設けたコンタクト層２，４は、２つの多
重量子井戸層１，５を低コンタクト抵抗でバイアスする
ために必要となる。

【００１４】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、コンタクト層２，４を２つの多重量子井戸層１，５
の各々に設けるとともに、光り閉じ込め層３を、コンタ
クト層２，４の間に設けたことを特徴とする。

【００１５】この様に、２つの多重量子井戸層１，５を
共に良好にバイアスするためには、コンタクト層２，４
を２つの多重量子井戸層１，５の各々に設けることが望
ましい。

【００１６】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、２つの多重量子井戸層１，５の互いに
対向する側と反対側にもコンタクト層７，８を設けたこ
とを特徴とする。

【００１７】この様に、２つの多重量子井戸層１，５を
低コンタクト抵抗でバイアスするためには、２つの多重
量子井戸層１，５の互いに対向する側と反対側にもコン
タクト層７，８を設けることが望ましい。

【００１８】（４）また、本発明は、上記（３）におい
て、２つの多重量子井戸層１，５の間に設けたコンタク
ト層２，４に接続した電極をセンサ出力端子９とすると
ともに、２つの多重量子井戸層１，５の互いに対向する
側と反対側に設けたコンタクト層７，８にそれぞれの多
重量子井戸層１，５に電圧を印加する電極を設けたこと
を特徴とする。

【００１９】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、２つの多重量子井戸層１，５の互いに対向する側と
反対側に設けたコンタクト層７，８から各多重量子井戸
層１，５に印加する電圧の極性が互いに逆であることを
特徴とする。

【００２０】この様に、２つの多重量子井戸層１，５の
互いに対向する側と反対側に設けたコンタクト層７，８
から各多重量子井戸層１，５に極性が互いに逆の電圧を
印加することによって、他に特段の回路的手段を用いる
ことなく、２つの多重量子井戸層１，５における暗電流
を相殺することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態の量
子井戸型光センサを図２を参照して説明する。図２（ａ）及び（ｂ）参照図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す平面におけるＡ−Ａ′
を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図であり、まず、半
絶縁性ＧａＡｓ基板１１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属
気相成長法）によって、下部光センサの下部コンタクト
層となる、厚さが、０．５〜３．０μｍ、例えば、２．
０μｍで、キャリア濃度が１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸ｃｍ
^-3、例えば、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層１２、
第１ＭＱＷ層１３、下部光センサの上部コンタクト層と
なる、厚さが、０．２〜１．０μｍ、例えば、０．５μ
ｍで、キャリア濃度が１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3、
例えば、２×１０¹⁷ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層１４、光閉
じ込め層となる、厚さが０．２〜２．０μｍ、例えば、
０．５μｍで、アンドープのｉ型ＡｌＡｓ層１５、上部
光センサの下部コンタクト層となる、厚さが、０．２〜
１．０μｍ、例えば、０．５μｍで、キャリア濃度が１
×１０¹⁷〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3、例えば、２×１０¹⁷ｃｍ
^-3のｎ型ＧａＡｓ層１６、第２ＭＱＷ層１７、及び、上
部光センサの上部コンタクト層となる、厚さが、０．５
〜３．０μｍ、例えば、０．７μｍで、キャリア濃度が
１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3、例えば、２×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層１８を順次エピタキシャル成長さ
せる。

【００２２】なお、この場合の第１ＭＱＷ層１３及び第
２ＭＱＷ層１７は共に同じ構成であり、例えば、厚さが
５０ｎｍのｉ型Ａｌ_0.28Ｇａ_0.72Ａｓバリア層と、厚さ
が５．５ｎｍでキャリア濃度が２×１０¹⁷ｃｍ^-3のｎ型
ＧａＡｓウエル層とを、ｎ型ＧａＡｓウエル層が２０層
になるように交互に堆積させて形成するものであり、こ
の場合のｉ型Ａｌ_0.28Ｇａ_0.72Ａｓバリア層は、隣接す
るｎ型ＧａＡｓウエル層間において電子がトンネルしな
いように十分に厚く形成しておく。

【００２３】次いで、全面にフォトレジストを塗布した
のち、干渉露光法を用いて、各光センサ素子領域に対応
する部分のｎ型ＧａＡｓ層１８の表面に一次の回折格子
１９を形成したのち、次いで、全面にＳｉＯＮ膜（図示
せず）を設け、通常のフォトリソグラフィー工程によっ
て、共通電極を形成するための開口部及び素子分離溝を
形成するための開口部を有するＳｉＯＮマスク（図示せ
ず）を形成し、このＳｉＯＮマスクをマスクとしてウェ
ット・エッチングを施すことによってｎ型ＧａＡｓ層１
２に達するコンタクト用開口（図においては、右側の周
辺部）及び、素子分離溝（図においては、左側の周辺
部）を形成する。なお、この場合、ｎ型ＧａＡｓ層１２
と第１ＭＱＷ層１３との間にｎ型ＩｎＧａＰ層等のエッ
チングストッパーを設けておいても良い。

【００２４】次いで、ＳｉＯＮマスクを除去したのち、
全面に新たにＳｉＯＮ膜（図示せず）を設け、通常のフ
ォトリソグラフィー工程を用いて共通電極形成部及びセ
ンサ電極形成部のＳｉＯＮ膜を選択的に除去し、次い
で、Ａｕ・Ｇｅ／Ｎｉからなるオーミック電極２０，２
５を設けたのち、その表面にＡｕからなる反射電極２１
を設け、フォトレジストパターンを利用したリフトオフ
法により共通電極及びセンサ電極を選択的に形成する。

【００２５】なお、この電極形成工程において、回折格
子１９の部分に設けるオーミック電極２０は、回折格子
１９の一部に設けるものであり、且つ、回折格子１９の
凹凸により段切れされ、回折格子１９の凸部の頂部及び
凹部の底部のみに部分的に形成されるだけであるので、
回折格子１９の大部分においては反射電極２１の反射性
が損なわれることがない。また、共通電極側において
は、後述するＴｉ／Ａｕ膜も含めて全体をオーミック電
極２５として表示している。

【００２６】次いで、フォトレジストパターンを除去し
たのち、新たにフォトレジストを塗布し、センサ出力端
子を形成するための開口部を有するレジストマスク（図
示せず）を設け、このレジストマスクをマスクとしてド
ライエッチングを施し、ＳｉＯＮ膜の一部を除去し、引
き続いて、ｎ型ＧａＡｓ層１８及び第２ＭＱＷ層１７を
除去し、次いで、フォトレジストパターンを除去したの
ち、再び新たにフォトレジストを塗布し、先の開口部よ
り小さな面積の開口部を有するレジストマスク（図示せ
ず）を設け、このレジストマスクをマスクとしてドライ
エッチングを施して、ｎ型ＧａＡｓ層１６及びｉ型Ａｌ
Ａｓ層１５を除去してｎ型ＧａＡｓ層１４を露出させ
る。

【００２７】次いで、レジストマスクを除去したのち、
新たに保護絶縁膜となるＳｉＯＮ膜２０を堆積させ、通
常のフォトリソグラフィー工程によりセンサ出力端子形
成部、共通電極部、及び、センサ電極部の反射電極１９
の一部を露出させ、露出部にバリア層及び密着性改善層
となるＴｉ／Ａｕ膜からなるパッド電極２３，２４を設
け、このパッド電極２３，２４を介してＩｎバンプを蒸
着法により形成する。なお、図においては、Ｉｎバンプ
を太い実線で示しており、また、オーミック電極２５は
上述の様にＴｉ／Ａｕ膜で覆われている。

【００２８】次いで、下部光センサ素子においては共通
電極であるオーミック電極２５側が負になるように、例
えば、５．０Ｖの電圧を印加し、一方、上部光センサ素
子においてはパッド電極２３側が負になるように同じ
５．０Ｖの電圧を印加する。

【００２９】この様な量子井戸型光センサにおいて、半
絶縁性ＧａＡｓ基板１１側から半絶縁性ＧａＡｓ基板１
１の主面に対して垂直方向或いは垂直に近い方向から入
射した信号光の大半は第１ＭＱＷ層１３及び第２ＭＱＷ
層１７で吸収されずに透過してしまうが、ｎ型ＧａＡｓ
層１８の表面に設けた回折格子１９によって斜め方向に
回折・偏向されて、再び第２ＭＱＷ層１７に対して斜め
方向に入射されることになり、斜め方向から入射するこ
とによって第２ＭＱＷ層１７において効果的に吸収され
る。なお、この場合の第２ＭＱＷ層１７における吸収波
長帯は、約８〜９μｍである。

【００３０】また、回折格子１９を透過しようとする信
号光は、反射電極２１によって反射され、再び、第２Ｍ
ＱＷ層１７側に反射され、再び、第２ＭＱＷ層１７にお
いて吸収されるので、光検知効率をさらに向上すること
ができる。

【００３１】また、第２ＭＱＷ層１７で吸収されなかっ
た反射光の大半は、光閉じ込め層となる低屈折率のｉ型
ＡｌＡｓ層１５に対して低入射角で入射することになる
ので、ｉ型ＡｌＡｓ層１５とｎ型ＧａＡｓ層１６の界面
における全反射によって再び第２ＭＱＷ層１７に入射し
て吸収されることになる。

【００３２】一方、第１ＭＱＷ層１３側においては、反
射光がｉ型ＡｌＡｓ層１５をほとんど透過してこないの
で、第１ＭＱＷ層１３において信号光に基づく光電流は
僅かなものとなり、ほとんどの出力が暗電流となる。

【００３３】なお、ＭＱＷ層においては垂直方向の入射
光はほとんど吸収しないので、ほぼ垂直方向に反射され
た光は第２ＭＱＷ層１７を透過して第１ＭＱＷ層１３に
達するが、第１ＭＱＷ層１３でも吸収されずに半絶縁性
ＧａＡｓ基板１１の裏面まで達し、半絶縁性ＧａＡｓ基
板１１の裏面で反射される。

【００３４】この半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の裏面で反
射された光は、光の進行方向は反転するが入射角は変わ
らないので第１ＭＱＷ層１３及び第２ＭＱＷ層１７で吸
収されることなく、再度、回折格子１９と反射電極２１
とからなる光結合部に向かい、上述と同じ原理で第２Ｍ
ＱＷ層１７でのみ吸収されることになり、この様な過程
を繰り返すことによって第２ＭＱＷ層１７で、ほとんど
の信号光が吸収されることになる。

【００３５】この場合、上部光センサ素子を流れる電流
Ｉ₁は、Ｉ_p1を光電流、Ｉ_d1を暗電流とすると、Ｉ₁＝Ｉ_p1＋Ｉ_d1 となり、一方、下部光センサ素子を流れる電流Ｉ₂は、
Ｉ_p2を光電流、Ｉ_d2を暗電流とすると、Ｉ₂＝Ｉ_p2＋Ｉ_d2 となるが、上述のようにＩ_p2≒０であるので、Ｉ₂≒Ｉ_d2 となる。

【００３６】また、パッド電極２４に接続するセンサ出
力端子から出力される電流Ｉは、上下の光センサ素子に
印加されるバイアスの極性が互いに逆であり、且つ、Ｍ
ＱＷ部は基本的には抵抗体であるので、Ｉ＝Ｉ₁−Ｉ₂≒Ｉ_p1＋Ｉ_d1−Ｉ_d2 となるが、第１ＭＱＷ層１３と第２ＭＱＷ層１７の層構
造は上述のように全く同じであり、且つ、その面積もパ
ッド電極２４を形成するための開口部の面積を除けば略
同じ面積となるので、Ｉ_d1≒Ｉ_d2 となり、したがって、センサ出力端子から出力される電
流Ｉは、Ｉ≒Ｉ_p1 となるので、上部光センサ素子の暗電流Ｉ_d1を相殺して
光電流Ｉ_p1のみを取り出すことができ、それによって、
量子井戸型光センサの感度が向上する。

【００３７】この様に、本発明の実施の形態において
は、光吸収層となるＭＱＷ層を２層設け、これを光閉じ
込め層を介して積層させ、上部光センサ素子側に信号光
の反射光の大半がＭＱＷ層に平行に近い角度で反射され
るように回折格子１９と反射電極２１とからなる光結合
部を設けているので、上部光センサ素子のみを光検出部
とし、下部光センサ素子を暗電流相殺用素子とすること
ができるので、上部光センサ素子における暗電流を相殺
し、信号光に基づく光電流のみを出力として取り出すこ
とができる。

【００３８】以上、本発明の実施例の形態を説明してき
たが、本発明は実施の形態に記載した構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上下の光センサ素子に印加するバイアスは、必ずしも同
じバイアスである必要はなく、パッド電極２４を形成す
るための開口部の面積に起因する第１ＭＱＷ層１３と第
２ＭＱＷ層１７の面積の差による暗電流の差により、光
電流がキャンセルされないように、下部光センサ側のバ
イアスを多少小さめに設定しておいても良い。

【００３９】また、上記の実施の形態の説明において
は、暗電流をより確実に相殺できるように、第１ＭＱＷ
層１３と第２ＭＱＷ層１７を同じ層構造としているが、
成長工程が異なるので、各成長工程における微妙な成膜
条件の違いにより膜厚や組成比にバラツキが生ずること
があるが、その場合には、そのバラツキに起因する暗電
流の差を補正するようにバイアスを制御しても良く、さ
らには、第１ＭＱＷ層１３と第２ＭＱＷ層１７は必ずし
も完全に同じ構造である必要はない。

【００４０】また、上記の実施の形態の説明において
は、光り閉じ込め層となるｉ型ＡｌＡｓ層１５をｎ型Ｇ
ａＡｓ層１４とｎ型ＧａＡｓ層１６との間に設けている
が、必ずしもその必要はなく、コンタクト層をｎ型Ｇａ
Ａｓ層１４のみとするとともに光り閉じ込め層をｎ型Ａ
ｌＡｓ層とし、このｎ型ＡｌＡｓ層をｎ型ＧａＡｓ層１
４と第２ＭＱＷ層１７との間に設けても良い。

【００４１】また、光閉じ込め層はＡｌＡｓ層である必
要はなく、第２ＭＱＷ層１７と格子整合が取れ、且つ、
第２ＭＱＷ層１７或いはｎ型ＧａＡｓ層１６より低屈折
率の層であれば良く、例えば、ＡｌＧａＡｓ層を用いて
も良いものである。

【００４２】また、上記の実施の形態の説明において
は、第１ＭＱＷ層１３及び第２ＭＱＷ層１７をＡｌ_0.28
Ｇａ_0.72Ａｓ／ＧａＡｓ接合で構成しているが、バリア
層の組成はＡｌ_0.28Ｇａ_0.72Ａｓに限られるものではな
く、他の組成比のＡｌ_xＧａ_1- _xＡｓでも良く、検知対
象とする波長に応じた量子準位、サブバンドが形成され
るように、バリア層の厚さ、組成比、及び、ｎ型ＧａＡ
ｓウエル層の厚さを適宜選択すれば良く、さらに、必要
とするセンサ感度に応じてｎ型ＧａＡｓウエル層の層数
を適宜選択すれば良い。

【００４３】また、上記の実施の形態の説明において
は、第１ＭＱＷ層１３及び第２ＭＱＷ層１７をＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系の多重量子井戸構造によって構成して
いるが、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系等の他のIII-Ｖ族化
合物半導体による多重量子井戸構造を用いても良いもの
であり、使用する大面積基板に格子整合する材料系であ
れば良い。

【００４４】また、上記の実施の形態の説明において
は、量子井戸型光センサを１個の光センサとして説明し
ているが、実際には、この様な光センサ素子を二次元ア
レイ或いは一次元アレイとして配置するものであるが、
一個の光センサ素子単体として用いても良いものであ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、２つの多重量子井戸層
を光閉じ込め層を介して積層させ、一方の多重量子井戸
層を暗電流相殺用のみに用いることにより、他方の多重
量子井戸層から暗電流を相殺した光電流のみを取り出す
ことができるのでセンサ感度が向上し、また、暗電流に
影響されることがないでの従来の量子井戸型光センサよ
りも冷却条件が大幅に緩和されて高温での動作が可能に
なり、延いては、大面積の高集積度で且つ高解像度の赤
外線固体撮像装置の実用化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の量子井戸型光センサの説
明図である。

【図３】従来の量子井戸型光センサの概略的断面図であ
る。

【符号の説明】

１多重量子井戸層２コンタクト層３光り閉じ込め層４コンタクト層５多重量子井戸層６光結合構造７コンタクト層８コンタクト層９センサ出力端子１１半絶縁性ＧａＡｓ基板１２ｎ型ＧａＡｓ層１３第１ＭＱＷ層１４ｎ型ＧａＡｓ層１５ｉ型ＡｌＡｓ層１６ｎ型ＧａＡｓ層１７第２ＭＱＷ層１８ｎ型ＧａＡｓ層１９回折格子２０オーミック電極２１反射電極２２ＳｉＯＮ膜２３パッド電極２４パッド電極２５オーミック電極３１半絶縁性ＧａＡｓ基板３２ｎ型ＧａＡｓ層３３ＭＱＷ層３４ｎ型ＧａＡｓ層３５回折格子３６オーミック電極３７反射電極３８ＳｉＯＮ膜３９パッド電極４０オーミック電極４１出力端子４２共通電極端子

フロントページの続き (72)発明者藤井俊夫神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AA05 BA02 BA19 CA03 CA17 CA32 CB01 CB09 CB14 DD02 EA01 GA10 GD15 GD20 HA31 5F049 MA03 MB07 NA05 NB05 PA04 PA14 QA06 QA16 QA20 RA04 SE05 SE16 SS04 SZ12 WA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多重量子井戸層におけるサブバンド間の
キャリア励起による光吸収を利用して光検知を行う量子
井戸型光センサにおいて、２つの多重量子井戸層をコン
タクト層を介して対向させた状態で積層させ、前記２つ
の多重量子井戸層間に光閉じ込め層を設けるとともに、
光入射側と反対側に設けた多重量子井戸層側に入射光を
偏向させる光結合構造を設けたことを特徴とする量子井
戸型光センサ。
【請求項２】上記コンタクト層を上記２つの多重量子
井戸層の各々に設けるとともに、光り閉じ込め層を、前
記コンタクト層の間に設けたことを特徴とする請求項１
記載の量子井戸型光センサ。
【請求項３】上記２つの多重量子井戸層の互いに対向
する側と反対側にもコンタクト層を設けたことを特徴と
する請求項１または２に記載の量子井戸型光センサ。
【請求項４】上記２つの多重量子井戸層の間に設けた
コンタクト層に接続した電極をセンサ出力端子とすると
ともに、上記２つの多重量子井戸層の互いに対向する側
と反対側に設けたコンタクト層にそれぞれの多重量子井
戸層に電圧を印加する電極を設けたことを特徴とする請
求項３記載の量子井戸型光センサ。
【請求項５】上記２つの多重量子井戸層の互いに対向
する側と反対側に設けたコンタクト層から前記各多重量
子井戸層に印加する電圧の極性が、互いに逆であること
を特徴とする請求項４記載の量子井戸型光センサ。