JP2000299488A - 赤外線センサの製造方法 - Google Patents
赤外線センサの製造方法Info
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- JP2000299488A JP2000299488A JP11104869A JP10486999A JP2000299488A JP 2000299488 A JP2000299488 A JP 2000299488A JP 11104869 A JP11104869 A JP 11104869A JP 10486999 A JP10486999 A JP 10486999A JP 2000299488 A JP2000299488 A JP 2000299488A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 赤外線センサの製造方法に関し、現用技術の
精度範囲内でエッチングの横方向拡がりが起こった場合
であっても、エッチング後の大四角領域（大パターン）
の面積から小四角領域（小パターン）の面積を引いた面
積が格子の面積の半分に保たれ、散乱効率の低下がない
ようにしようとする。 【解決手段】 乱反射構造形成層５２の表面に二回に亙
るエッチングを施して大パターン５４及び大パターン５
４内の小パターン５５Ａ及び小パターン５５Ｂを形成し
て段差を生成させるに際し、小パターン５５Ａ及び小パ
ターン５５Ｂは周囲長が大パターン５４の周囲長と略等
しくなるパターンに設定してエッチング時に生じるサイ
ド・エッチングに起因する面積の変化量を略等しくして
いる。
精度範囲内でエッチングの横方向拡がりが起こった場合
であっても、エッチング後の大四角領域（大パターン）
の面積から小四角領域（小パターン）の面積を引いた面
積が格子の面積の半分に保たれ、散乱効率の低下がない
ようにしようとする。 【解決手段】 乱反射構造形成層５２の表面に二回に亙
るエッチングを施して大パターン５４及び大パターン５
４内の小パターン５５Ａ及び小パターン５５Ｂを形成し
て段差を生成させるに際し、小パターン５５Ａ及び小パ
ターン５５Ｂは周囲長が大パターン５４の周囲長と略等
しくなるパターンに設定してエッチング時に生じるサイ
ド・エッチングに起因する面積の変化量を略等しくして
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の多重量子
井戸に生ずるサブ・バンドを利用して赤外線を検知する
赤外線センサの製造方法に関する。
井戸に生ずるサブ・バンドを利用して赤外線を検知する
赤外線センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、量子井戸型赤外線センサでは、
素子に垂直に入射した光に対する感度は低いので、光を
素子に対して斜めに入射させる必要があり、その為、素
子を二次元状に配置する場合、各素子の近傍に入射光が
斜めになるように方向変換する為の構造、即ち、光結合
構造を形成する。
素子に垂直に入射した光に対する感度は低いので、光を
素子に対して斜めに入射させる必要があり、その為、素
子を二次元状に配置する場合、各素子の近傍に入射光が
斜めになるように方向変換する為の構造、即ち、光結合
構造を形成する。
【０００３】この光結合構造として用いられるものの中
で、最も効率が高いとされている乱反射構造について説
明する。
で、最も効率が高いとされている乱反射構造について説
明する。
【０００４】図６は乱反射構造をもつ量子井戸型赤外線
センサを表す要部説明図であって、（Ａ）は要部平面、
（Ｂ）は（Ａ）に見られる線Ｘ−Ｘに沿った要部切断側
面、（Ｃ）は一格子分を取り出した要部平面をそれぞれ
示している。
センサを表す要部説明図であって、（Ａ）は要部平面、
（Ｂ）は（Ａ）に見られる線Ｘ−Ｘに沿った要部切断側
面、（Ｃ）は一格子分を取り出した要部平面をそれぞれ
示している。
【０００５】（Ａ）に於いて、１は画素１個分の素子、
２は格子、３は大四角領域、４は小四角領域をそれぞれ
示している。
２は格子、３は大四角領域、４は小四角領域をそれぞれ
示している。
【０００６】（Ｂ）に於いて、１１はＧａＡｓ層、１２
は多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍ ｗ
ｅｌｌｓ：ＭＱＷ）層、１３はＧａＡｓ層、１４はＡｕ
からなる反射膜、Ｄ1 は格子２の表面から大四角領域３
の表面までの差、Ｄ2 は格子２の表面から小四角領域４
の表面までの差をそれぞれ示している。尚、差Ｄ1はλ
／４、Ｄ2 はλ／２にする。
は多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍ ｗ
ｅｌｌｓ：ＭＱＷ）層、１３はＧａＡｓ層、１４はＡｕ
からなる反射膜、Ｄ1 は格子２の表面から大四角領域３
の表面までの差、Ｄ2 は格子２の表面から小四角領域４
の表面までの差をそれぞれ示している。尚、差Ｄ1はλ
／４、Ｄ2 はλ／２にする。
【０００７】（Ｃ）に於いて、Ｕは格子２の一辺の長さ
であり、大四角領域３の一辺の長さはＵの√３／２倍、
小四角領域４の一辺はＵの０．５倍になっている。
であり、大四角領域３の一辺の長さはＵの√３／２倍、
小四角領域４の一辺はＵの０．５倍になっている。
【０００８】図７は同じく乱反射構造をもつ量子井戸型
赤外線センサの要部切断側面図であり、図６に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
赤外線センサの要部切断側面図であり、図６に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
【０００９】図に於いて、２１はＧａＡｓ基板、２２は
ＧａＡｓ層、２４はＭＱＷ層、２５はＧａＡｓ層、２５
Ｇは乱反射用段差、２６はＡｕからなる反射膜、２７は
Ｉｎバンプ、２８は例えばＺｎＳからなる無反射膜、２
９は素子間分離溝、３０は読み出し集積回路、３１は入
射赤外線をそれぞれ示している。
ＧａＡｓ層、２４はＭＱＷ層、２５はＧａＡｓ層、２５
Ｇは乱反射用段差、２６はＡｕからなる反射膜、２７は
Ｉｎバンプ、２８は例えばＺｎＳからなる無反射膜、２
９は素子間分離溝、３０は読み出し集積回路、３１は入
射赤外線をそれぞれ示している。
【００１０】前記量子井戸型赤外線センサに於ける乱反
射構造を作製するには、 素子１の表面に格子２に仮想して分割する。 エッチング法を適用し、各格子２内に格子２よりも
小さい大四角領域３をランダムに配置したパターンを形
成する。 エッチング法を適用し、各大四角領域３内に大四角
領域３よりも小さい小四角領域４をランダムに配置した
パターンを形成する。
射構造を作製するには、 素子１の表面に格子２に仮想して分割する。 エッチング法を適用し、各格子２内に格子２よりも
小さい大四角領域３をランダムに配置したパターンを形
成する。 エッチング法を適用し、各大四角領域３内に大四角
領域３よりも小さい小四角領域４をランダムに配置した
パターンを形成する。
【００１１】前記のようなエッチングを行うことに依
り、格子２内には二段の段差が生成され、また、大四角
領域３と小四角領域４との位置関係は不規則になってい
る為、全体のパターンはランダムであって、入射した赤
外線は散乱される。
り、格子２内には二段の段差が生成され、また、大四角
領域３と小四角領域４との位置関係は不規則になってい
る為、全体のパターンはランダムであって、入射した赤
外線は散乱される。
【００１２】前記説明した乱反射構造に於いて、格子２
内に配置する大四角領域３のサイズとして、乱反射構造
に入射する赤外線の波長、即ち、空間での赤外線波長を
乱反射構造を構成する材料の屈折率で割った値（以下、
実効波長とする）と略等しくとり、また、大四角領域３
及び小四角領域４に依る各段差を実効波長の約１／４程
度とし、そして、各段差を形成してからＡｕからなる反
射膜２６を形成する。
内に配置する大四角領域３のサイズとして、乱反射構造
に入射する赤外線の波長、即ち、空間での赤外線波長を
乱反射構造を構成する材料の屈折率で割った値（以下、
実効波長とする）と略等しくとり、また、大四角領域３
及び小四角領域４に依る各段差を実効波長の約１／４程
度とし、そして、各段差を形成してからＡｕからなる反
射膜２６を形成する。
【００１３】このようにすることに依り、上段（格子
２）及び下段（小四角領域４）からの垂直反射光の位相
が揃い、中段（大四角領域３）からの反射光は位相が反
転するので、その結果、各面からの反射光が干渉して垂
直反射光は最小になり、且つ、散乱光強度は大きくな
る。
２）及び下段（小四角領域４）からの垂直反射光の位相
が揃い、中段（大四角領域３）からの反射光は位相が反
転するので、その結果、各面からの反射光が干渉して垂
直反射光は最小になり、且つ、散乱光強度は大きくな
る。
【００１４】また、格子２の面積から大四角領域３の面
積を差し引いた面積と小四角領域４の面積を等しくし、
大四角領域３の面積から小四角領域４の面積を差し引い
た面積（中段の面積）が格子２の面積の半分になる点、
即ち、格子２・大四角領域３・小四角領域４の面積比が
１：０．７５：０．２５である場合、垂直反射光は０と
なり、散乱効率は最大になる。
積を差し引いた面積と小四角領域４の面積を等しくし、
大四角領域３の面積から小四角領域４の面積を差し引い
た面積（中段の面積）が格子２の面積の半分になる点、
即ち、格子２・大四角領域３・小四角領域４の面積比が
１：０．７５：０．２５である場合、垂直反射光は０と
なり、散乱効率は最大になる。
【００１５】ところで、図６及び図７について説明した
量子井戸型赤外線センサに於いて、屈折率が３であるＧ
ａＡｓを用い、波長１０〔μｍ〕の赤外線を受光するも
のとした場合、乱反射構造のサイズを例示すると、図６
に見られる各部分の一辺の長さは、格子２が約３．５
〔μｍ〕、大四角領域３が約３．０〔μｍ〕、小四角領
域４が約１．７〔μｍ〕となる。
量子井戸型赤外線センサに於いて、屈折率が３であるＧ
ａＡｓを用い、波長１０〔μｍ〕の赤外線を受光するも
のとした場合、乱反射構造のサイズを例示すると、図６
に見られる各部分の一辺の長さは、格子２が約３．５
〔μｍ〕、大四角領域３が約３．０〔μｍ〕、小四角領
域４が約１．７〔μｍ〕となる。
【００１６】従って、乱反射構造の作製する際、１回目
のエッチングで、辺の長さが３．０〔μｍ〕の正方形で
ある大四角領域３のパターンを形成し、２回目のエッチ
ングで大四角領域３の中に辺の長さが１．７５〔μｍ〕
の正方形である小四角領域４のパターンを形成すること
になる。
のエッチングで、辺の長さが３．０〔μｍ〕の正方形で
ある大四角領域３のパターンを形成し、２回目のエッチ
ングで大四角領域３の中に辺の長さが１．７５〔μｍ〕
の正方形である小四角領域４のパターンを形成すること
になる。
【００１７】エッチングを行った後の各領域に於ける辺
の長さは、エッチング用マスクの寸法誤差、或いは、レ
ジスト・マスクの寸法誤差、或いは、エッチングの横方
向拡がりなどに起因して所定の値からずれてしまう。
の長さは、エッチング用マスクの寸法誤差、或いは、レ
ジスト・マスクの寸法誤差、或いは、エッチングの横方
向拡がりなどに起因して所定の値からずれてしまう。
【００１８】従って、大四角領域３の面積から小四角領
域４の面積を差し引いた面積も格子２の面積の半分から
ずれてしまうので、散乱効率は低下し、結晶外へ散逸す
る光量が増加する旨の問題を生ずる。
域４の面積を差し引いた面積も格子２の面積の半分から
ずれてしまうので、散乱効率は低下し、結晶外へ散逸す
る光量が増加する旨の問題を生ずる。
【００１９】本発明者は、小四角領域４の面積が変化し
た場合、散乱効率の低下に依って結晶外へ散逸する光量
を計算してあるので、その結果を示して説明する。
た場合、散乱効率の低下に依って結晶外へ散逸する光量
を計算してあるので、その結果を示して説明する。
【００２０】図８は光結合構造に於ける反射損失率の小
四角領域面積増加率依存性について説明する為の説明図
であり、（Ａ）は理想的な光結合構造（格子２の１個
分）の平面、（Ｂ）は小四角領域４の一辺が１０〔％〕
増加した光結合構造（格子２の１個分）の平面、（Ｃ）
は反射損失率の小四角領域面積増加率依存性を明らかに
する線図をそれぞれ表し、図６及び図７に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。尚、（Ｃ）には格子１個分の平面と段差の関
係や赤外線反射の様子が付記されている。
四角領域面積増加率依存性について説明する為の説明図
であり、（Ａ）は理想的な光結合構造（格子２の１個
分）の平面、（Ｂ）は小四角領域４の一辺が１０〔％〕
増加した光結合構造（格子２の１個分）の平面、（Ｃ）
は反射損失率の小四角領域面積増加率依存性を明らかに
する線図をそれぞれ表し、図６及び図７に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。尚、（Ｃ）には格子１個分の平面と段差の関
係や赤外線反射の様子が付記されている。
【００２１】図８から明らかであるが、小四角領域４の
面積増加率が０〔％〕の理想状態にある場合、反射損失
率は０〔％〕であって、その理想状態からずれた場合、
反射損失率が大きくなる。
面積増加率が０〔％〕の理想状態にある場合、反射損失
率は０〔％〕であって、その理想状態からずれた場合、
反射損失率が大きくなる。
【００２２】Ｕ＝３．５〔μｍ〕の場合、小四角領域４
の一辺の長さは１．７５〔μｍ〕であり、その１０
〔％〕は０．１７５〔μｍ〕であるから、その時の面積
増加率は２１〔％〕となり、反射損失率は約５〔％〕と
なる。
の一辺の長さは１．７５〔μｍ〕であり、その１０
〔％〕は０．１７５〔μｍ〕であるから、その時の面積
増加率は２１〔％〕となり、反射損失率は約５〔％〕と
なる。
【００２３】また、小四角領域４の一辺の長さが０．３
２〔μｍ〕長くなった場合、面積増加率は４０〔％〕と
なり、反射損失率は３０〔％〕にも達する。
２〔μｍ〕長くなった場合、面積増加率は４０〔％〕と
なり、反射損失率は３０〔％〕にも達する。
【００２４】上記問題を解消する為、エッチングに於け
るサイド・エッチング量を見込んでエッチング・マスク
のサイズを一回り小さくしておくこと、即ち、上記の場
合には、小四角領域４の一辺の長さを０．３２〔μｍ〕
小さくしたエッチング・マスクを用いることが考えられ
ている。
るサイド・エッチング量を見込んでエッチング・マスク
のサイズを一回り小さくしておくこと、即ち、上記の場
合には、小四角領域４の一辺の長さを０．３２〔μｍ〕
小さくしたエッチング・マスクを用いることが考えられ
ている。
【００２５】然しながら、ドライ・エッチングを行う場
合、深さ方向のエッチングは、エッチング停止層で停止
させることはできるが、サイド・エッチングは、そのま
ま進行してしまうから、サイド・エッチング量はエッチ
ングを行う度毎に微妙に異なり、しかも、赤外線センサ
の検出波長を変える為に量子井戸構造を変えた場合、段
差量が変化し、サイド・エッチング量も変わるので、新
たにエッチング・マスクを準備することが必要となる。
合、深さ方向のエッチングは、エッチング停止層で停止
させることはできるが、サイド・エッチングは、そのま
ま進行してしまうから、サイド・エッチング量はエッチ
ングを行う度毎に微妙に異なり、しかも、赤外線センサ
の検出波長を変える為に量子井戸構造を変えた場合、段
差量が変化し、サイド・エッチング量も変わるので、新
たにエッチング・マスクを準備することが必要となる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、現用技術
の精度範囲内でエッチングの横方向拡がりが起こった場
合であっても、エッチング後の大四角領域（大パター
ン）の面積から小四角領域（小パターン）の面積を引い
た面積が格子の面積の半分に保たれ、散乱効率の低下が
ないようにしようとする。
の精度範囲内でエッチングの横方向拡がりが起こった場
合であっても、エッチング後の大四角領域（大パター
ン）の面積から小四角領域（小パターン）の面積を引い
た面積が格子の面積の半分に保たれ、散乱効率の低下が
ないようにしようとする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明では、サイド・エ
ッチングはパターンの略全周で起こるので、大パターン
の周囲長と小パターンの周囲長とを一致させておけば、
エッチング後の大パターンの面積から小パターンの面積
を差し引いた面積は略一定であって、格子面積の略半分
に保たれることが基本になっている。
ッチングはパターンの略全周で起こるので、大パターン
の周囲長と小パターンの周囲長とを一致させておけば、
エッチング後の大パターンの面積から小パターンの面積
を差し引いた面積は略一定であって、格子面積の略半分
に保たれることが基本になっている。
【００２８】図１は本発明の原理を説明する為の乱反射
構造をもった量子井戸型赤外線センサに於ける一格子分
を取り出した要部平面説明図であり、図に於いて、４２
は格子、４３は大パターン（大四角領域）、４４Ａ及び
４４Ｂは小パターン（小四角領域）をそれぞれ示してい
る。
構造をもった量子井戸型赤外線センサに於ける一格子分
を取り出した要部平面説明図であり、図に於いて、４２
は格子、４３は大パターン（大四角領域）、４４Ａ及び
４４Ｂは小パターン（小四角領域）をそれぞれ示してい
る。
【００２９】前記したように、本発明では、大パターン
４３の周辺長と小パターン４４Ａ及び４４Ｂの周囲長と
が同じになるようにするものであり、例えば図示されて
いるように正方形をなしている格子４２に於ける一辺の
長さを１とした場合、大パターン４３に於ける一辺の長
さを√３／２とし、小パターン４４Ａ或いは４４Ｂは縦
を（√３−１）／４とし、且つ、横を（√３＋１）／４
とした長方形にする。
４３の周辺長と小パターン４４Ａ及び４４Ｂの周囲長と
が同じになるようにするものであり、例えば図示されて
いるように正方形をなしている格子４２に於ける一辺の
長さを１とした場合、大パターン４３に於ける一辺の長
さを√３／２とし、小パターン４４Ａ或いは４４Ｂは縦
を（√３−１）／４とし、且つ、横を（√３＋１）／４
とした長方形にする。
【００３０】このようにした場合、格子４２、大パター
ン４３、小パターン４４Ａ＋小パターン４４Ｂに於ける
面積比は１：０．７５：０．２５となり、そして、大パ
ターン４３の周囲長は２√３であり、また、小パターン
４４Ａ＋小パターン４４Ｂの周囲長も２√３であって同
じになる。
ン４３、小パターン４４Ａ＋小パターン４４Ｂに於ける
面積比は１：０．７５：０．２５となり、そして、大パ
ターン４３の周囲長は２√３であり、また、小パターン
４４Ａ＋小パターン４４Ｂの周囲長も２√３であって同
じになる。
【００３１】従って、エッチング後の大パターン４３の
面積から小パターン４４Ａ＋小パターン４４Ｂの面積を
差し引いた面積は略一定となって、格子４２の面積の略
半分に保たれる。
面積から小パターン４４Ａ＋小パターン４４Ｂの面積を
差し引いた面積は略一定となって、格子４２の面積の略
半分に保たれる。
【００３２】前記したところから、本発明に依る赤外線
センサの製造方法に於いては、 （１）乱反射構造形成層（例えば乱反射構造形成層５
２：図３参照）表面に二回に亙るエッチングを施して大
パターン（例えば大パターン５４）及び該大パターン内
の小パターン（例えば小パターン５５Ａ及び５５Ｂ）を
形成して段差を生成させるに際し、該小パターンは周囲
長が該大パターンの周囲長と略等しくなるパターンに設
定して該エッチング時に生じるサイド・エッチングに起
因する面積の変化量を略等しくすることを特徴とする
か、又は、
センサの製造方法に於いては、 （１）乱反射構造形成層（例えば乱反射構造形成層５
２：図３参照）表面に二回に亙るエッチングを施して大
パターン（例えば大パターン５４）及び該大パターン内
の小パターン（例えば小パターン５５Ａ及び５５Ｂ）を
形成して段差を生成させるに際し、該小パターンは周囲
長が該大パターンの周囲長と略等しくなるパターンに設
定して該エッチング時に生じるサイド・エッチングに起
因する面積の変化量を略等しくすることを特徴とする
か、又は、
【００３３】（２）前記（１）に於いて、小パターンの
周囲長を大パターンの周囲長とを略等しくする為に小パ
ターンを複数個に分割することを特徴とするか、又は、
周囲長を大パターンの周囲長とを略等しくする為に小パ
ターンを複数個に分割することを特徴とするか、又は、
【００３４】（３）前記（１）或いは（２）に於いて、
乱反射構造形成層表面を最上面としてエッチングを行い
所要深さの大パターン及び大パターンの二倍の深さの小
パターンを形成することを特徴とするか、又は、
乱反射構造形成層表面を最上面としてエッチングを行い
所要深さの大パターン及び大パターンの二倍の深さの小
パターンを形成することを特徴とするか、又は、
【００３５】（４）前記（１）或いは（２）に於いて、
乱反射構造形成層表面の小パターン形成予定部分を最上
面としてエッチングを行い所要深さの大パターン（例え
ば大パターン７２：図５）及び大パターンの二倍の深さ
の大パターン外側領域（例えば格子７１）を形成するこ
とを特徴とする。
乱反射構造形成層表面の小パターン形成予定部分を最上
面としてエッチングを行い所要深さの大パターン（例え
ば大パターン７２：図５）及び大パターンの二倍の深さ
の大パターン外側領域（例えば格子７１）を形成するこ
とを特徴とする。
【００３６】前記手段を採ることに依り、大パターン及
び小パターンを形成した際のエッチングの横方向拡がり
に起因する面積の増分が略等しくなり、その結果、大パ
ターンの面積から小パターンの面積を差し引いた面積は
格子面積の略半分に保たれ、従って、散乱効率の低下は
防止されるので、結晶外に散逸する光量は少なくするこ
とができる。
び小パターンを形成した際のエッチングの横方向拡がり
に起因する面積の増分が略等しくなり、その結果、大パ
ターンの面積から小パターンの面積を差し引いた面積は
格子面積の略半分に保たれ、従って、散乱効率の低下は
防止されるので、結晶外に散逸する光量は少なくするこ
とができる。
【００３７】また、前記の関係は、大パターン及び小パ
ターンをエッチングする際のサイド・エッチング量に依
存しないことから、赤外線センサの検出波長を変える為
に光結合構造の段差を変えた場合であっても、特別な手
段を講ずることなく、散乱効率低下防止作用を有効に働
かせること可能であり、その汎用性は極めて高い。
ターンをエッチングする際のサイド・エッチング量に依
存しないことから、赤外線センサの検出波長を変える為
に光結合構造の段差を変えた場合であっても、特別な手
段を講ずることなく、散乱効率低下防止作用を有効に働
かせること可能であり、その汎用性は極めて高い。
【００３８】
【発明の実施の形態】図２及び図３は本発明に於ける実
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型
赤外線センサを表す要部説明図であり、図２の（Ａ）及
び（Ｂ）は要部切断側面、（Ｃ）は要部平面、図３の
（Ａ）は要部切断側面、（Ｂ）は要部平面をそれぞれ示
している。
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型
赤外線センサを表す要部説明図であり、図２の（Ａ）及
び（Ｂ）は要部切断側面、（Ｃ）は要部平面、図３の
（Ａ）は要部切断側面、（Ｂ）は要部平面をそれぞれ示
している。
【００３９】図２（Ａ）参照 ２−（１） ＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法を適用することに依り、基板（図示せず）上にＭ
ＱＷ光吸収層５１を形成し、引き続き、乱反射構造形成
層５２を形成する。
ｙ）法を適用することに依り、基板（図示せず）上にＭ
ＱＷ光吸収層５１を形成し、引き続き、乱反射構造形成
層５２を形成する。
【００４０】基板は、例えば、面指数が（１００）であ
るＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層、その他の必要
な半導体層を積層形成したものからなっている。
るＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層、その他の必要
な半導体層を積層形成したものからなっている。
【００４１】ＭＱＷ活性層５１は、厚さが例えば５００
〔Å〕のアンドープＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓバリヤ層、厚
さが例えば４５〔Å〕のｎ−ＧａＡｓ井戸層を周期数が
例えば５０周期となるように積層し、最上層にバリヤ層
を付設したものからなっている。
〔Å〕のアンドープＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓバリヤ層、厚
さが例えば４５〔Å〕のｎ−ＧａＡｓ井戸層を周期数が
例えば５０周期となるように積層し、最上層にバリヤ層
を付設したものからなっている。
【００４２】乱反射構造形成層５２は、少なくとも 厚さが例えば０．５〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層５２Ａ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層５２Ｂ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層５２Ｃ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層５２Ｄ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層５２Ｅ の積層構造からなっている。
ッチング停止層５２Ｂ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層５２Ｃ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層５２Ｄ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層５２Ｅ の積層構造からなっている。
【００４３】２−（２） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依って、仮想された格子内に大パターン形成用
開口５３Ａをもつレジスト膜５３を形成する。尚、本実
施の形態では、大パターンを大四角にしてある。
ることに依って、仮想された格子内に大パターン形成用
開口５３Ａをもつレジスト膜５３を形成する。尚、本実
施の形態では、大パターンを大四角にしてある。
【００４４】図２（Ｂ）及び（Ｃ）参照 ２−（３） 塩素系エッチング・ガスを用いるドライ・エッチング法
を適用することに依り、レジスト膜５３をマスクとして
ｎ−ＧａＡｓ層５２Ｅのエッチングを行って大パターン
５４を形成する。尚、このエッチングはエッチング停止
層５２Ｄで自動的に停止される。
を適用することに依り、レジスト膜５３をマスクとして
ｎ−ＧａＡｓ層５２Ｅのエッチングを行って大パターン
５４を形成する。尚、このエッチングはエッチング停止
層５２Ｄで自動的に停止される。
【００４５】２−（４） エッチング液をＨＦ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏとするウエット
・エッチング法を適用することに依り、エッチング停止
層５２Ｄをエッチングに依って除去してから、レジスト
剥離液中に浸漬してレジスト膜５３を除去する。
・エッチング法を適用することに依り、エッチング停止
層５２Ｄをエッチングに依って除去してから、レジスト
剥離液中に浸漬してレジスト膜５３を除去する。
【００４６】図３（Ａ）及び（Ｂ）参照 ３−（１） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依って、大パターン５４内に小パターン形成用
開口をもつレジスト膜を形成する。尚、本実施の形態で
は、小パターンは２個の小四角にしてあり、小四角の周
囲長を２個分加えると大四角の周囲長と等しくなるよう
に予め設計してある。
ることに依って、大パターン５４内に小パターン形成用
開口をもつレジスト膜を形成する。尚、本実施の形態で
は、小パターンは２個の小四角にしてあり、小四角の周
囲長を２個分加えると大四角の周囲長と等しくなるよう
に予め設計してある。
【００４７】３−（２） 塩素系エッチング・ガスを用いるドライ・エッチング法
を適用することに依り、工程３−（１）で形成したレジ
スト膜をマスクとしてｎ−ＧａＡｓ層５２Ｃのエッチン
グを行って小パターン５５Ａ及び小パターン５５Ｂを形
成する。尚、このエッチングはエッチング停止層５２Ｂ
で自動的に停止される。
を適用することに依り、工程３−（１）で形成したレジ
スト膜をマスクとしてｎ−ＧａＡｓ層５２Ｃのエッチン
グを行って小パターン５５Ａ及び小パターン５５Ｂを形
成する。尚、このエッチングはエッチング停止層５２Ｂ
で自動的に停止される。
【００４８】３−（３） エッチング液をＨＦ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏとするウエット
・エッチング法を適用することに依り、エッチング停止
層５２Ｂをエッチングに依って除去してから、レジスト
剥離液中に浸漬して工程３−（１）で形成したレジスト
膜を除去する。
・エッチング法を適用することに依り、エッチング停止
層５２Ｂをエッチングに依って除去してから、レジスト
剥離液中に浸漬して工程３−（１）で形成したレジスト
膜を除去する。
【００４９】本発明で採用できる大パターン及び小パタ
ーンは、前記実施の形態で説明した大四角及び小四角に
限られるものではなく、要は、大パターンの周囲長と小
パターンの周囲長とが等しく、そして、格子、大パター
ン、小パターンの各面積に所定の関係が維持されていれ
ば良い。
ーンは、前記実施の形態で説明した大四角及び小四角に
限られるものではなく、要は、大パターンの周囲長と小
パターンの周囲長とが等しく、そして、格子、大パター
ン、小パターンの各面積に所定の関係が維持されていれ
ば良い。
【００５０】図４は本発明に於ける実施の形態２を説明
する為の工程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表
す要部平面図である。
する為の工程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表
す要部平面図である。
【００５１】図に於いて、５６は仮想された格子、５７
は大パターン、５８は小パターンをそれぞれ示し、そし
て、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は各部の長さ
を示している。
は大パターン、５８は小パターンをそれぞれ示し、そし
て、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は各部の長さ
を示している。
【００５２】図から明らかなように、実施の形態２に於
いては、格子５６と大パターン５７は正方形であって実
施の形態１と同じであるが、小パターン５８は「コ字
形」をなしている点で相違している。
いては、格子５６と大パターン５７は正方形であって実
施の形態１と同じであるが、小パターン５８は「コ字
形」をなしている点で相違している。
【００５３】然しながら、小パターン５８の周囲長は、
大パターン５７の周囲長と略等しくなるように設計され
ているので、前記説明した実施の形態１と全く同じ効果
を得ることができる。
大パターン５７の周囲長と略等しくなるように設計され
ているので、前記説明した実施の形態１と全く同じ効果
を得ることができる。
【００５４】ここで、Ｌ１乃至Ｌ６について具体的な数
値を挙げると、 Ｌ１＝２ Ｌ２＝√３ Ｌ３＝１．３ Ｌ４＝０．８６４ Ｌ５：０．８ Ｌ６：０．２５ であって、 大パターン５７の周囲長：Ｌ２×４＝４√３≒６．９２
８ 小パターン５８の周囲長：Ｌ３×３＋Ｌ４×２＋Ｌ５＋
Ｌ６×２ ＝３．９＋１．７２８＋０．８＋０．５ ＝６．９２８ である。
値を挙げると、 Ｌ１＝２ Ｌ２＝√３ Ｌ３＝１．３ Ｌ４＝０．８６４ Ｌ５：０．８ Ｌ６：０．２５ であって、 大パターン５７の周囲長：Ｌ２×４＝４√３≒６．９２
８ 小パターン５８の周囲長：Ｌ３×３＋Ｌ４×２＋Ｌ５＋
Ｌ６×２ ＝３．９＋１．７２８＋０．８＋０．５ ＝６．９２８ である。
【００５５】実施の形態１及び実施の形態２の何れに於
いても、格子が上段、大パターンが中段、小パターンが
下段となって、段差をもった乱反射構造を構成している
が、この段差の関係を全く逆にした場合も同効である。
いても、格子が上段、大パターンが中段、小パターンが
下段となって、段差をもった乱反射構造を構成している
が、この段差の関係を全く逆にした場合も同効である。
【００５６】図５は本発明に於ける実施の形態３を説明
する為の工程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表
す要部切断側面図である。
する為の工程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表
す要部切断側面図である。
【００５７】図に於いて、６１は基板（図示せず）上に
形成されたＭＱＷ光吸収層、６２は乱反射構造形成層、
７１は格子、７２は大パターン、７３Ａ及び７３Ｂは小
パターンをそれぞれ示している。
形成されたＭＱＷ光吸収層、６２は乱反射構造形成層、
７１は格子、７２は大パターン、７３Ａ及び７３Ｂは小
パターンをそれぞれ示している。
【００５８】図示された乱反射構造形成層６２は、少な
くとも 厚さが例えば０．５〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ａ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層６２Ｂ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ｃ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層６２Ｄ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ｅ の積層構造からなっている。
くとも 厚さが例えば０．５〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ａ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層６２Ｂ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ｃ 厚さが例えば５０〔Å〕のｎ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓエ
ッチング停止層６２Ｄ 厚さが例えば０．７〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓ層６２Ｅ の積層構造からなっている。
【００５９】実施の形態３が実施の形態１並びに実施の
形態２と相違するところは、凸形状（凹形状）の関係が
逆になっている点であり、従って、小パターン７３Ａ及
び小パターン７３Ｂが上段、大パターン７２が中段（変
わらず）、格子７１が下段になっている点であり、この
ようにしても、得られる効果は、実施の形態１並びに実
施の形態２と全く変わりない。
形態２と相違するところは、凸形状（凹形状）の関係が
逆になっている点であり、従って、小パターン７３Ａ及
び小パターン７３Ｂが上段、大パターン７２が中段（変
わらず）、格子７１が下段になっている点であり、この
ようにしても、得られる効果は、実施の形態１並びに実
施の形態２と全く変わりない。
【００６０】実施の形態３を作製するには、実施の形態
１或いは実施の形態２と全く同じ手段を用いることがで
き、唯、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
を実施する際にエッチング・マスクのパターンを反転さ
せるのみで事足りる。
１或いは実施の形態２と全く同じ手段を用いることがで
き、唯、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
を実施する際にエッチング・マスクのパターンを反転さ
せるのみで事足りる。
【００６１】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態に限られることなく、他に多くの改変を実現すること
ができる。
態に限られることなく、他に多くの改変を実現すること
ができる。
【００６２】例えば、パターンのサイズ、従って、レジ
スト・マスクの開口をサイド・エッチング量を考慮して
予め一回り小さく（例えば実施の形態１及び実施の形態
２の場合）、或いは、大きく（例えば実施の形態３の場
合）設定して良い。
スト・マスクの開口をサイド・エッチング量を考慮して
予め一回り小さく（例えば実施の形態１及び実施の形態
２の場合）、或いは、大きく（例えば実施の形態３の場
合）設定して良い。
【００６３】また、当然のことながら、ウエット・エッ
チング法を適用して説明された工程をドライ・エッチン
グ法の適用に変更し得ることは勿論である。
チング法を適用して説明された工程をドライ・エッチン
グ法の適用に変更し得ることは勿論である。
【００６４】更にまた、乱反射構造形成層を構成する材
料としてＧａＡｓのみならず、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、Ｉ
ｎＰ、或いは、これ等の混晶を用いることができる。
料としてＧａＡｓのみならず、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、Ｉ
ｎＰ、或いは、これ等の混晶を用いることができる。
【００６５】
【発明の効果】本発明に依る赤外線センサの製造方法に
於いては、乱反射構造形成層表面に二回に亙るエッチン
グを施して大パターン及び該大パターン内の小パターン
を形成して段差を生成させるに際し、小パターンは周囲
長が大パターンの周囲長と略等しくなるパターンに設定
してエッチング時に生じるサイド・エッチングに起因す
る面積の変化量を略等しくする。
於いては、乱反射構造形成層表面に二回に亙るエッチン
グを施して大パターン及び該大パターン内の小パターン
を形成して段差を生成させるに際し、小パターンは周囲
長が大パターンの周囲長と略等しくなるパターンに設定
してエッチング時に生じるサイド・エッチングに起因す
る面積の変化量を略等しくする。
【００６６】前記構成を採ることに依り、大パターン及
び小パターンを形成する際のエッチングの横方向拡がり
に起因する面積の増分が略等しくなり、その結果、大パ
ターンの面積から小パターンの面積を差し引いた面積は
格子面積の略半分に保たれ、従って、散乱効率の低下は
防止されるので、結晶外に散逸する光量は少なくするこ
とができる。
び小パターンを形成する際のエッチングの横方向拡がり
に起因する面積の増分が略等しくなり、その結果、大パ
ターンの面積から小パターンの面積を差し引いた面積は
格子面積の略半分に保たれ、従って、散乱効率の低下は
防止されるので、結晶外に散逸する光量は少なくするこ
とができる。
【００６７】また、前記の関係は、大パターン及び小パ
ターンをエッチングする際のサイド・エッチング量に依
存しないことから、赤外線センサの検出波長を変える為
に光結合構造の段差を変えた場合であっても、特別な手
段を講ずることなく、散乱効率低下防止作用を有効に働
かせること可能であり、その汎用性は極めて高い。
ターンをエッチングする際のサイド・エッチング量に依
存しないことから、赤外線センサの検出波長を変える為
に光結合構造の段差を変えた場合であっても、特別な手
段を講ずることなく、散乱効率低下防止作用を有効に働
かせること可能であり、その汎用性は極めて高い。
【図１】本発明の原理を説明する為の乱反射構造をもっ
た量子井戸型赤外線センサに於ける一格子分を取り出し
た要部平面説明図である。
た量子井戸型赤外線センサに於ける一格子分を取り出し
た要部平面説明図である。
【図２】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部説明
図である。
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部説明
図である。
【図３】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部説明
図である。
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部説明
図である。
【図４】本発明に於ける実施の形態２を説明する為の工
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部平面
図である。
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部平面
図である。
【図５】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の工
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部切断
側面図である。
程要所に於ける量子井戸型赤外線センサを表す要部切断
側面図である。
【図６】乱反射構造をもつ量子井戸型赤外線センサを表
す要部説明図である。
す要部説明図である。
【図７】乱反射構造をもつ量子井戸型赤外線センサの要
部切断側面図である。
部切断側面図である。
【図８】光結合構造に於ける反射損失率の小四角領域面
積増加率依存性について説明する為の説明図である。
積増加率依存性について説明する為の説明図である。
４２ 格子 ４３ 大パターン（大四角領域） ４４Ａ及び４４Ｂ 小パターン（小四角領域） ５１ ＭＱＷ光吸収層 ５２ 乱反射構造形成層 ５２Ａ ｎ−ＧａＡｓ層 ５２Ｂ エッチング停止層 ５２Ｃ ｎ−ＧａＡｓ層 ５２Ｄ エッチング停止層 ５２Ｅ ｎ−ＧａＡｓ層 ５３ レジスト膜 ５３Ａ 開口 ５４ 大パターン ５５Ａ及び５５Ｂ 小パターン ５６ 仮想された格子 ５７ 大パターン ５８ 小パターン ６１ ＭＱＷ光吸収層 ６２ 乱反射構造形成層 ７１ 格子 ７２ 大パターン ７３Ａ及び７３Ｂ 小パターン Ｌ１乃至Ｌ６ 各部の長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マサルカル プラフラ 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） 5F049 MA01 MB07 NA01 PA04 PA14 QA16 SS04 SS09 WA01 5F088 AA01 AB07 BA01 CB04 CB14 DA01 GA05 LA01
Claims (4)
- 【請求項１】乱反射構造形成層表面に二回に亙るエッチ
ングを施して大パターン及び該大パターン内の小パター
ンを形成して段差を生成させるに際し、 該小パターンは周囲長が該大パターンの周囲長と略等し
くなるパターンに設定して該エッチング時に生じるサイ
ド・エッチングに起因する面積の変化量を略等しくする
ことを特徴とする赤外線センサの製造方法。 - 【請求項２】小パターンの周囲長を大パターンの周囲長
とを略等しくする為に小パターンを複数個に分割するこ
とを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方
法。 - 【請求項３】乱反射構造形成層表面を最上面としてエッ
チングを行い所要深さの大パターン及び大パターンの二
倍の深さの小パターンを形成することを特徴とする請求
項１或いは請求項２記載の赤外線センサの製造方法。 - 【請求項４】乱反射構造形成層表面の小パターン形成予
定部分を最上面としてエッチングを行い所要深さの大パ
ターン及び大パターンの二倍の深さの大パターン外側領
域を形成することを特徴とする請求項１或いは請求項２
記載の赤外線センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104869A JP2000299488A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 赤外線センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104869A JP2000299488A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 赤外線センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299488A true JP2000299488A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14392243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11104869A Withdrawn JP2000299488A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 赤外線センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000299488A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2855653A1 (fr) * | 2003-05-27 | 2004-12-03 | Thales Sa | Structure amorphe de couplage optique pour detecteur d'ondes electromagnetiques et detecteur associe |
-
1999
- 1999-04-13 JP JP11104869A patent/JP2000299488A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2855653A1 (fr) * | 2003-05-27 | 2004-12-03 | Thales Sa | Structure amorphe de couplage optique pour detecteur d'ondes electromagnetiques et detecteur associe |
| WO2004107392A2 (fr) * | 2003-05-27 | 2004-12-09 | Thales | Structure amorphe de couplage optique pour detecteur d'ondes electromagnetiques et detecteur associe |
| WO2004107392A3 (fr) * | 2003-05-27 | 2005-01-13 | Thales Sa | Structure amorphe de couplage optique pour detecteur d'ondes electromagnetiques et detecteur associe |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |