JP2003179249A - Sub-band transition type quantum well photo sensor - Google Patents

Sub-band transition type quantum well photo sensor

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JP2003179249A
JP2003179249A JP2001379508A JP2001379508A JP2003179249A JP 2003179249 A JP2003179249 A JP 2003179249A JP 2001379508 A JP2001379508 A JP 2001379508A JP 2001379508 A JP2001379508 A JP 2001379508A JP 2003179249 A JP2003179249 A JP 2003179249A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To absorb and remove lights in an undesired wavelength range by a simple constitution of a sub-band transition quantum well type photo sensor. <P>SOLUTION: The photo sensor comprises a photo sensing mechanism having one or more absorption wavelengths and a quantum well-structured light absorption layer 3 added for absorbing lights in a specified wavelength range as a band-cut filter. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はサブバンド間遷移量
子井戸型光検知装置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クロストーク等を低減するた
めの不所望な波長領域の赤外光を除去する構成に特徴の
あるサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intersubband transition quantum well type photodetector, and more particularly to a crosstalk in an infrared sensor utilizing optical absorption due to transition between subbands generated in multiple quantum wells. The present invention relates to an intersubband transition quantum well type photodetector characterized by a structure for removing infrared light in an undesired wavelength region for reducing the noise.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, an infrared detector for detecting infrared rays in the vicinity of 10 μm band has a Cd composition ratio of about 0.2,
For example, a pn junction diode formed in the HgCdTe layer having a Cd composition ratio of 0.22 is used as a photodiode, and the photodiode is arranged in a one-dimensional array form or a two-dimensional array form, and the An infrared detection device is known in which an infrared photodiode array substrate and a Si signal processing circuit substrate are bonded to each other by bumps made of a metal such as In to make a specific contact.

【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、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
量子井戸型赤外線検知素子(Quantum Well
Infrared Photodetector:Q
WIP)が利用されるようになった。
However, in the case of such an HgCdTe-based infrared detecting device, it is difficult to obtain a large-area substrate having good crystallinity, so that it is difficult to construct a large infrared detecting array composed of multiple sensor elements. There is a problem that
In recent years, as a solution to such a problem, a quantum well infrared detecting element (Quantum Well) capable of detecting infrared rays in the vicinity of the 10 μm band by utilizing optical absorption due to transition between subbands in a multiple quantum well
Infrared Photodetector: Q
WIP) has come into use.

【0004】特に、GaAs系化合物半導体を用いたQ
WIPでは、材料加工技術が成熟していることや大面積
化が可能なことから撮像デバイスとして用いられてお
り、近年、撮像画像の高機能化のために2つの波長に感
度を有する二波長量子井戸型赤外線検知素子(二波長Q
WIP)が使われるようになってきた。
In particular, Q using a GaAs compound semiconductor
In WIP, it is used as an imaging device due to its mature material processing technology and its ability to increase the area. In recent years, dual-wavelength quantum sensitizers with two wavelengths have been developed to enhance the functionality of captured images. Well type infrared detector (dual wavelength Q
WIP) has come into use.

【0005】ここで、図7及び図8を参照して、撮像デ
バイスとして用いられる従来の二波長量子井戸型赤外線
検知装置について基本的構成および原理を説明する。 図7(a)参照 図7(a)は、従来の二波長量子井戸型赤外線検知装置
の概略的部分断面図であり、半絶縁性GaAs基板上
に、n型GaAsコンタクト層72、n型MQW第1光
吸収層73、n型GaAsコンタクト層74、n型MQ
W第2光吸収層75、及び、n型GaAsコンタクト層
76を順次積層させたのち、n型GaAsコンタクト層
76の表面に反射型回折格子77を形成する。
Here, the basic structure and principle of a conventional two-wavelength quantum well type infrared detector used as an image pickup device will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Reference is made to FIG. 7A. FIG. 7A is a schematic partial cross-sectional view of a conventional two-wavelength quantum well infrared detector, which shows an n-type GaAs contact layer 72, an n-type MQW on a semi-insulating GaAs substrate. First light absorption layer 73, n-type GaAs contact layer 74, n-type MQ
After the W second light absorption layer 75 and the n-type GaAs contact layer 76 are sequentially stacked, the reflective diffraction grating 77 is formed on the surface of the n-type GaAs contact layer 76.

【0006】次いで、半絶縁性GaAs基板に達する画
素分離溝78を形成して各画素79に分離したのち、図
示は省略するものの、SiON膜等の保護膜を形成し、
次いで、Au膜を形成して反射膜とする。
Next, after a pixel separation groove 78 reaching the semi-insulating GaAs substrate is formed to separate each pixel 79, a protective film such as a SiON film is formed, though not shown.
Then, an Au film is formed to serve as a reflective film.

【0007】次いで、n型GaAsコンタクト層72、
n型GaAsコンタクト層74、及び、n型GaAsコ
ンタクト層76にそれぞれ達する3つのコンタクトホー
ルを形成し、コンタクトホールの側面を絶縁膜で被覆し
たのち、コンタクトホールの内部をAu・Ge/Niか
らなる導電性部材で埋め込むことによってn型MQW第
1光吸収層73及びn型MQW第2光吸収層75に対す
るコンタクト電極を形成し、最後に半絶縁性GaAs基
板の裏面をウェットエッチングして薄層化することによ
ってi型GaAsベース層71とする。
Next, an n-type GaAs contact layer 72,
After forming three contact holes respectively reaching the n-type GaAs contact layer 74 and the n-type GaAs contact layer 76 and covering the side surfaces of the contact holes with an insulating film, the inside of the contact holes is made of Au.Ge/Ni. A contact electrode for the n-type MQW first light absorption layer 73 and the n-type MQW second light absorption layer 75 is formed by embedding with a conductive member, and finally the back surface of the semi-insulating GaAs substrate is wet-etched to be a thin layer. As a result, the i-type GaAs base layer 71 is formed.

【0008】この様な撮像デバイスにおいて、赤外線8
0は各層の積層方向、即ち、z軸の向きに入射するが、
光吸収の選択則によりn型MQW第1光吸収層73及び
n型MQW第2光吸収層75においてz軸に平行な向き
の赤外線は吸収されないため、入射した赤外線80はn
型GaAsコンタクト層76の表面まで到達する。
In such an image pickup device, infrared rays 8
0 is incident in the stacking direction of each layer, that is, in the z-axis direction,
Due to the selection rule of light absorption, infrared rays parallel to the z-axis are not absorbed in the n-type MQW first light-absorbing layer 73 and the n-type MQW second light-absorbing layer 75.
The surface of the type GaAs contact layer 76 is reached.

【0009】そして反射型回折格子77により赤外線8
0は反射および回折され、n型MQW第1光吸収層73
及びn型MQW第2光吸収層75を斜めに横切るときに
吸収される。MQW光吸収層を1 回横切るときの赤外線
吸収率は数%程度であるため、赤外線80は画素79中
で何度か反射された後、n型MQW第1光吸収層73或
いはn型MQW第2光吸収層75に吸収されることとな
る。
Then, the reflection type diffraction grating 77 causes infrared rays 8
0 is reflected and diffracted, and the n-type MQW first light absorption layer 73
And is absorbed when the n-type MQW second light absorption layer 75 is obliquely crossed. Since the infrared absorption rate when crossing the MQW light absorption layer once is about several percent, the infrared rays 80 are reflected several times in the pixel 79, and then the n-type MQW first light absorption layer 73 or the n-type MQW first layer. 2 The light is absorbed by the light absorption layer 75.

【0010】図7(b)参照 図7(b)は、図7(a)に示した二波長量子井戸型赤
外線検知装置のz軸方向に沿ったバンドダイヤグラムで
あり、Γ伝導帯の底(Ec )のエネルギーを示してい
る。ここでは、例えば、n型MQW第1光吸収層73を
構成するバリア層のバンド・ギャップをn型MQW第2
光吸収層75を構成するバリア層のバンド・ギャップよ
り小さくしている。なお、i型GaAs層71のフェル
ミ準位から見たΓ伝導帯の底のエネルギーは、バリア層
を構成するn- 型AlGaAs層のΓ伝導帯の底のエネ
ルギーよりも高くなった場合を示している。
FIG. 7B is a band diagram along the z-axis direction of the dual wavelength quantum well type infrared detector shown in FIG. 7A, which shows the bottom of the Γ conduction band ( E c ) energy is shown. Here, for example, the band gap of the barrier layer forming the n-type MQW first light absorption layer 73 is set to the n-type MQW second
It is smaller than the band gap of the barrier layer that constitutes the light absorption layer 75. The energy at the bottom of the Γ conduction band seen from the Fermi level of the i-type GaAs layer 71 is higher than the energy at the bottom of the Γ conduction band of the n -type AlGaAs layer forming the barrier layer. There is.

【0011】図8(a)参照 図8(a)は、一次元量子井戸構造のn型MQW第1光
吸収層73の伝導帯側のバンドダイヤグラムを示す図で
あり、n型GaAsウエル層82には、n型GaAsウ
エル層82の層厚及びn- 型Alx Ga1-x Asバリア
層81のバリアハイトに依存する量子準位が形成され、
ここでは、基底準位である第1量子準位83と第1励起
準位である第2量子準位84のみが形成される場合を例
示している。
FIG. 8A is a view showing a band diagram on the conduction band side of the n-type MQW first light absorption layer 73 of the one-dimensional quantum well structure. The n-type GaAs well layer 82 is shown in FIG. , A quantum level depending on the layer thickness of the n-type GaAs well layer 82 and the barrier height of the n -type Al x Ga 1-x As barrier layer 81 is formed.
Here, the case where only the first quantum level 83 that is the ground level and the second quantum level 84 that is the first excitation level are formed is illustrated.

【0012】ここに第2量子準位84と第1量子準位8
3のエネルギー差(波長換算でλ1)を持つ赤外線80
が入射すると、第1量子準位83にある電子85が第2
量子準位84へ遷移し、代わりにその赤外線80は吸収
され、このエネルギー差に相当する波長λ1 がn型MQ
W第1光吸収層73の吸収波長となる。
Here, the second quantum level 84 and the first quantum level 8
Infrared 80 with an energy difference of 3 (λ 1 in terms of wavelength)
Is incident, electrons 85 in the first quantum level 83
The infrared ray 80 transits to the quantum level 84, and the infrared ray 80 is absorbed instead, and the wavelength λ 1 corresponding to this energy difference changes to n-type MQ.
It becomes the absorption wavelength of the W first light absorption layer 73.

【0013】図8(b)参照 図8(b)は、一次元量子井戸構造のn型MQW第2光
吸収層75の伝導帯側のバンドダイヤグラムを示す図で
あり、n- 型Aly Ga1-y Asバリア層86のAl組
成yをn- 型Alx Ga1-x Asバリア層81のAl組
成xよりも大きくすることによって、n型MQW第2光
吸収層75の吸収波長λ2 をn型MQW第1光吸収層7
3の吸収波長λ1 より短波長とし、互いに異なった吸収
波長λ1,λ2 を持つようにする。
FIG. 8B is a view showing a band diagram on the conduction band side of the n-type MQW second light absorption layer 75 of the one-dimensional quantum well structure, and n -type Al y Ga. By making the Al composition y of the 1-y As barrier layer 86 larger than the Al composition x of the n -type Al x Ga 1-x As barrier layer 81, the absorption wavelength λ 2 of the n-type MQW second light absorption layer 75. The n-type MQW first light absorption layer 7
The absorption wavelength λ 1 is shorter than the absorption wavelength λ 1 , and the absorption wavelengths λ 1 and λ 2 are different from each other.

【0014】図8(c)参照 図8(c)は、図7(a)に示した二波長量子井戸型赤
外線検知装置の光吸収特性の説明図であり、波長λ1
もつ赤外線はn型MQW第1光吸収層73のみに、波長
λ2 をもつ赤外線はn型MQW第2光吸収層75のみに
吸収される。なお、波長λ1 、λ2 の大小を問わないも
のであり、したがって、n型MQW第1光吸収層73及
びn型MQW第2光吸収層75の積層順序は任意であ
る。
See FIG. 8C. FIG. 8C is an explanatory view of the light absorption characteristics of the two-wavelength quantum well type infrared detector shown in FIG. 7A, in which the infrared ray having the wavelength λ 1 is n. The infrared rays having the wavelength λ 2 are absorbed only in the first type MQW light absorbing layer 73 and only in the n-type second MQW light absorbing layer 75. The wavelengths λ 1 and λ 2 may be of any size, and therefore, the n-type MQW first light absorption layer 73 and the n-type MQW second light absorption layer 75 may be stacked in any order.

【0015】この様に、赤外線の吸収に伴ない励起され
たキャリア、即ち、電子は、各MQW光吸収層の両端に
n型GaAsコンタクト層を介して独立にバイアスを加
えることにより井戸の外へ放出され、電流として外部に
取り出すことができ、それによって、MQW光吸収層に
より特定の二波長の吸収波長をもつ赤外線を独立に検知
することが可能となる。
As described above, the carriers, that is, the electrons excited by the absorption of the infrared rays are independently biased at both ends of each MQW light absorption layer through the n-type GaAs contact layers to go out of the well. The emitted light can be taken out as a current to the outside, whereby the MQW light absorption layer can independently detect infrared rays having absorption wavelengths of two specific wavelengths.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なMQ
W光吸収層においては、多重量子井戸が1次元量子井戸
であるため、キャリアの閉じ込めが不十分であり、且
つ、赤外線検知時にはバイアスを印加するために、各量
子井戸の形の曲がりが同じでなくなり、それぞれの量子
準位および吸収波長にずれが生じ、図8(b)に示すよ
うに吸収波長スペクトルが広がる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, such MQ
In the W light absorption layer, since the multiple quantum wells are one-dimensional quantum wells, carrier confinement is insufficient, and since the bias is applied during infrared detection, the shape of each quantum well is the same. Then, the quantum levels and the absorption wavelengths are deviated, and the absorption wavelength spectrum is broadened as shown in FIG. 8B.

【0017】そのため、二つのMQW光吸収層における
中心吸収波長が近接してる場合、両方のMQW光吸収層
で吸収される波長域が生まれてクロストーク現象が生ず
るという問題があり、このクロストークは撮像デバイス
の高機能化の妨げとなる。
Therefore, when the central absorption wavelengths of the two MQW light absorption layers are close to each other, there is a problem that a wavelength range absorbed by both MQW light absorption layers is generated and a crosstalk phenomenon occurs. This hinders enhancement of the functionality of the imaging device.

【0018】したがって、本発明は、簡単な構成により
不所望な波長域の赤外線を吸収除去することを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to absorb and remove infrared rays in an undesired wavelength range with a simple structure.

【0019】[0019]

【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 上記目的を達成するため、本発明は、サブバンド間遷移
量子井戸構造光検知装置において、1 つ以上の吸収波長
をもつ光検知機構を有するとともに、バンドカットフィ
ルタとして所定波長域の光を吸収する量子井戸構造光吸
収層3を付加したことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. In order to achieve the above object, the present invention provides an intersubband transition quantum well structure photodetection device having a photodetection mechanism having one or more absorption wavelengths, and at the same time, as a band cut filter, a photodetector having a predetermined wavelength range. It is characterized in that a quantum well structure light absorption layer 3 for absorbing is added.

【0020】この様に、バンドカットフィルタを設ける
ことによって、光検知機構において検知目的とする波長
の光のみを効率的に検知することができる。なお、図に
おける符号8は、入射してくる光、通常は赤外線9を効
率良く吸収するために入射角を変化させるための反射型
回折格子である。
As described above, by providing the band cut filter, it is possible to efficiently detect only the light having the wavelength to be detected by the light detecting mechanism. Reference numeral 8 in the drawing is a reflection type diffraction grating for changing the incident angle in order to efficiently absorb incident light, usually infrared rays 9.

【0021】この場合、光検知機構を1個の量子井戸構
造光吸収層で構成し、この光検知機構を構成する量子井
戸構造光吸収層の吸収波長の短波長側の領域を吸収波長
とする量子井戸構造光吸収層と、長波長側の領域を吸収
波長とする量子井戸構造光吸収層とによってバンドカッ
トフィルタを構成しても良く、それによって、極めて狭
い波長領域の光のみを選択的に検知することができる。
In this case, the light detection mechanism is composed of one quantum well structure light absorption layer, and the region on the short wavelength side of the absorption wavelength of the quantum well structure light absorption layer which constitutes this light detection mechanism is the absorption wavelength. A band-cut filter may be constituted by a quantum well structure light absorption layer and a quantum well structure light absorption layer having an absorption wavelength in the long wavelength side, whereby only light in an extremely narrow wavelength region is selectively selected. Can be detected.

【0022】また、光検知機構を互いに吸収波長の異な
るn個の量子井戸構造光吸収層1,2から構成しても良
く、その場合には、バンドカットフィルタを(n−1)
個の量子井戸構造光吸収層3から構成すれば良く、それ
によって、n個の量子井戸構造光吸収層1,2間におけ
るクロストークを低減することができる。なお、複数個
の量子井戸構造光吸収層1,2を互いに独立に動作させ
るために、各量子井戸構造光吸収層1,2の両側にコン
タクト層4〜6を設けることが望ましい。
The photodetection mechanism may be composed of n quantum well structure light absorption layers 1 and 2 having different absorption wavelengths. In that case, the band cut filter is (n-1).
It suffices that the light absorption layer 3 has a number of quantum well structure layers 3, and thereby crosstalk between the n number of quantum well structure light absorption layers 1 and 2 can be reduced. In order to operate the plurality of quantum well structure light absorption layers 1 and 2 independently of each other, it is desirable to provide contact layers 4 to 6 on both sides of each quantum well structure light absorption layers 1 and 2.

【0023】また、この様な場合のバンドカットフィル
タは、ベース層7の裏面側に設けても良いし、光検知機
構を構成する量子井戸構造光吸収層1,2に隣接して設
けても良く、隣接して設ける際には、バンドカットフィ
ルタとして機能する量子井戸構造光吸収層3の両側に不
純物の拡散を防止するためにノン・ドープ層を設けるこ
とが望ましい。
Further, the band cut filter in such a case may be provided on the back surface side of the base layer 7 or may be provided adjacent to the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 constituting the light detection mechanism. When it is provided adjacently, it is desirable to provide a non-doped layer on both sides of the quantum well structure light absorption layer 3 functioning as a band cut filter in order to prevent diffusion of impurities.

【0024】また、バンドカットフィルタとして機能す
る量子井戸構造光吸収層3の吸収波長域が、光検知機構
を構成する量子井戸構造光吸収層1,2の吸収波長域に
悪影響を与えないために、バンドカットフィルタを無バ
イアス状態で使用するとともに不純物濃度を光検知機構
を構成する量子井戸構造光吸収層1,2の不純物濃度よ
り大きくし、狭い波長領域における光吸収率を飛躍的に
高めれば良い。
Further, in order that the absorption wavelength range of the quantum well structure light absorption layer 3 functioning as a band cut filter does not adversely affect the absorption wavelength range of the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 constituting the light detection mechanism. If the band-cut filter is used in a non-biased state and the impurity concentration is made higher than that of the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 forming the photodetection mechanism, the light absorption rate in a narrow wavelength region can be dramatically increased. good.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】ここで、図2及び図3を参照し
て、本発明の第1の実施の形態の二波長量子井戸型赤外
線検知装置を参照して説明する。 図2(a)参照 まず、半絶縁性GaAs基板(図示を省略)上に、MO
VPE法(有機金属気相成長法)によって、ダミーMQ
W光吸収層11、厚さが、0.5〜2.0μm、例え
ば、1.0μmのi型GaAsベース層12、厚さが、
0.5〜2.0μm、例えば、1.0μmで、キャリア
濃度が1×1017〜5×1018cm-3、例えば、1×1
18cm-3のn型GaAsコンタクト層13、n型MQ
W第1光吸収層14、厚さが、0.5〜2.0μm、例
えば、1.0μmで、キャリア濃度が1×1017〜5×
1018cm-3、例えば、1×1018cm-3のn型GaA
sコンタクト層15、n型MQW第2光吸収層16、厚
さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μmで、キ
ャリア濃度が1×1017〜5×1018cm-3、例えば、
1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層17を順
次エピタキシャル成長させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A dual wavelength quantum well type infrared detector according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. See FIG. 2A. First, on a semi-insulating GaAs substrate (not shown), MO
By the VPE method (metal organic chemical vapor deposition method), dummy MQ
The W light absorption layer 11, the i-type GaAs base layer 12 having a thickness of 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm, and the thickness is
0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm, and carrier concentration is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 , for example, 1 × 1.
0 18 cm -3 n-type GaAs contact layer 13, n-type MQ
The W first light absorption layer 14 has a thickness of 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm, and a carrier concentration of 1 × 10 17 to 5 ×.
10 18 cm −3 , for example, 1 × 10 18 cm −3 n-type GaA
s contact layer 15, n-type MQW second light absorption layer 16, thickness is 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm, carrier concentration is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 , For example,
The 1 × 10 18 cm −3 n-type GaAs contact layer 17 is sequentially epitaxially grown.

【0026】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、n型GaAsコンタクト層
17の表面に一次の回折格子18を形成し、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、画素分離溝19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i型GaAsベース層12に
達する素子分離溝19を形成する。
Next, a photoresist is applied to the entire surface, and then a primary diffraction grating 18 is formed on the surface of the n-type GaAs contact layer 17 by using the interference exposure method, and then a SiON film (not shown) is formed on the entire surface. And a SiON mask (not shown) having an opening for forming the pixel isolation groove 19 is formed by a normal photolithography process, and wet etching is performed using this SiON mask as a mask to perform i-type GaAs. An element isolation trench 19 reaching the base layer 12 is formed.

【0027】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各画素20のn型Ga
Asコンタクト層13、n型GaAsコンタクト層1
5、及び、n型GaAsコンタクト層17に対するコン
タクトホールを形成し、次いで、コンタクトホールの側
壁をSiON膜で被覆したのち、Au・Ge/Niから
なるオーミック電極を設ける。なお、反射型回折格子1
8の表面には、例えば、Auからなる反射電極(図示を
省略)を設けておく。
Then, after removing the SiON mask,
An SiON film (not shown) is newly provided on the entire surface, and the n-type Ga of each pixel 20 is formed by using a normal photolithography process.
As contact layer 13, n-type GaAs contact layer 1
5, a contact hole for the n-type GaAs contact layer 17 is formed, and then the sidewall of the contact hole is covered with a SiON film, and then an ohmic electrode made of Au.Ge/Ni is provided. The reflection type diffraction grating 1
A reflective electrode (not shown) made of, for example, Au is provided on the surface of 8.

【0028】最後に、半絶縁性GaAs基板をダミーM
QW光吸収層11に達するまでウェットエッチングして
除去することによって、本発明の第1の実施の形態の二
波長量子井戸型赤外線検知装置の基本構成が完成する。
Finally, a semi-insulating GaAs substrate is used as a dummy M.
The basic configuration of the dual wavelength quantum well type infrared detector according to the first embodiment of the present invention is completed by performing wet etching until the QW light absorption layer 11 is removed.

【0029】図2(b)参照 図2(b)は、z方向、即ち、積層方向に沿ったバンド
ダイヤグラムであり、Γ伝導帯の底(Ec )のエネルギ
ーを示している。この場合のダミーMQW光吸収層11
は、例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×10
16cm-3のn- 型Al0.30Ga0.70Asバリア層と、厚
さが5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm-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n- 型Al0.30Ga0.70As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。
See FIG. 2B. FIG. 2B is a band diagram along the z direction, that is, the stacking direction, and shows the energy at the bottom (E c ) of the Γ conduction band. Dummy MQW light absorption layer 11 in this case
Has a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 5.
An n -type Al 0.30 Ga 0.70 As barrier layer having a thickness of 16 cm −3 and an n having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
And the n-type GaAs well layer is 20
It is formed by alternately depositing layers.
In this case, the n -type Al 0.30 Ga 0.70 As barrier layer is formed sufficiently thick so that electrons do not tunnel between adjacent n-type GaAs well layers.

【0030】一方、n型MQW第1光吸収層14は、例
えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016cm
-3のn- 型Al0.25Ga0.75Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型G
aAs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
場合もn- 型Al0.25Ga0.75As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。
On the other hand, the n-type MQW first light absorption layer 14 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm.
-3 n - type Al 0.25 Ga 0.75 As barrier layer and n-type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm -3.
In this case, the n - type Al 0.25 Ga 0.75 As barrier layer is formed by alternately depositing the aAs well layer and the n-type GaAs well layer so as to have 20 layers. It is formed sufficiently thick so that electrons do not tunnel between layers.

【0031】また、n型MQW第2光吸収層16は、例
えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016cm
-3のn- 型Al0.35Ga0.65Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型G
aAs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
場合もn- 型Al0.35Ga0.65As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。
The n-type MQW second light absorption layer 16 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm.
-3 n -type Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layer and n-type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3
In this case, the n - type Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layer is formed by alternately depositing the aAs well layer and the n-type GaAs well layer so as to have 20 layers. It is formed sufficiently thick so that electrons do not tunnel between layers.

【0032】図3(a)参照 図3(a)は、光検知部における光吸収特性を示す図で
あり、n型MQW第1光吸収層14は中心波長をλ1
する光吸収スペクトルを示し、一方、n型MQW第2光
吸収層16は中心波長をλ2 とする光吸収スペクトルを
示している。
See FIG. 3A. FIG. 3A is a diagram showing a light absorption characteristic in the light detecting portion. The n-type MQW first light absorption layer 14 has a light absorption spectrum having a center wavelength of λ 1. On the other hand, the n-type MQW second light absorption layer 16 shows a light absorption spectrum having a center wavelength of λ 2 .

【0033】使用時においては、n型MQW第1光吸収
層14及びn型MQW第1光吸収層16にはバイアスを
印加するので、これらの層でEC の形状の曲がりが見ら
れ、即ち、量子井戸の形が曲げられる。
In use, a bias is applied to the n-type MQW first light absorption layer 14 and the n-type MQW first light absorption layer 16, so that a bend in the shape of E C is seen in these layers, that is, , The shape of the quantum well can be bent.

【0034】この場合、各量子井戸の形の曲がりが同じ
ではないため、それぞれの量子準位および吸収波長にず
れが生じるとともに、量子井戸が1次元であることによ
る広がりもあるので、吸収のスペクトル幅が広がってい
る。
In this case, since the shape of each quantum well is not the same, the quantum levels and the absorption wavelengths are deviated, and the quantum well is one-dimensional, so that the absorption spectrum is broadened. The width is widening.

【0035】図3(b)参照 図3(b)は、ダミーMQW光吸収層11の光吸収特性
を示す図であり、その吸収中心波長は、多重量子井戸構
造を構成するバリア層の禁制帯幅の関係で、λ 1 とλ2
の中間のλ3 となっており、且つ、n型MQW第1光吸
収層14及びn型MQW第2光吸収層16の赤外線吸収
が重なっている領域となるように設定している。
See FIG. 3 (b) FIG. 3B shows the light absorption characteristics of the dummy MQW light absorption layer 11.
FIG. 2 is a diagram showing the absorption center wavelength of the multiple quantum well structure.
Due to the forbidden band width of the barrier layer that makes up the structure, λ 1And λ2
Λ in the middle of3And the n-type MQW first optical absorption
Infrared absorption of the condensing layer 14 and the n-type MQW second light absorbing layer 16
Are set so that the areas overlap.

【0036】また、このMQW光吸収層11は、使用時
にバイアスされないので個々の量子井戸の形を均一にす
ることができ、n型MQW第1光吸収層14及びn型M
QW第2光吸収層16と比較して吸収波長の広がりが少
なくなっているとともに、ダミーMQW光吸収層11
は、n型MQW第1光吸収層14及びn型MQW第2光
吸収層16に比べて高濃度にドープされているので、吸
収感度もn型MQW第1光吸収層14及びn型MQW第
2光吸収層16より高くなっている。
Since the MQW light absorption layer 11 is not biased at the time of use, the shape of each quantum well can be made uniform, and the n-type MQW first light absorption layer 14 and the n-type MW absorption layer 14 can be formed.
The spread of the absorption wavelength is smaller than that of the QW second light absorption layer 16, and the dummy MQW light absorption layer 11
Is more highly doped than the n-type MQW first light-absorbing layer 14 and the n-type MQW second light-absorbing layer 16, the absorption sensitivity is also higher than that of the n-type MQW first light-absorbing layer 14 and the n-type MQW first light-absorbing layer 14. 2 It is higher than the light absorption layer 16.

【0037】図3(c)参照 図3(c)は二波長量子井戸型赤外線検出器の全体とし
て光吸収特性を示す図であり、n型MQW第1光吸収層
14とn型MQW第2光吸収層16の赤外線吸収が重な
っている領域の光はダミーMQW光吸収層11によって
吸収されるため、n型MQW第1光吸収層14及びn型
MQW第2光吸収層16との間でクロストークが起こる
ことがない。即ち、ダミーMQW光吸収層11は、波長
域λ3 近傍の光以外を通すフィルタと考えることができ
るため、バンドカットフィルタということができる。
See FIG. 3C. FIG. 3C is a diagram showing the light absorption characteristics of the two-wavelength quantum well infrared detector as a whole. The n-type MQW first light absorption layer 14 and the n-type MQW second Light in the region where the infrared absorption of the light absorption layer 16 overlaps is absorbed by the dummy MQW light absorption layer 11, so that the light is absorbed between the n-type MQW first light absorption layer 14 and the n-type MQW second light absorption layer 16. No crosstalk will occur. That is, since the dummy MQW light absorption layer 11 can be considered as a filter that passes light other than light in the wavelength region λ 3 , it can be called a band cut filter.

【0038】なお、ダミーMQW光吸収層11を高濃度
にドープすることによって熱励起に起因する電流成分も
同時に増やしてしまうが、ダミーMQW光吸収層11で
は、赤外線の吸収は行われるがそれを検知する必要がな
いため、熱励起に起因する電流成分の増減を考慮する必
要はなく、ダミーMQW光吸収層11の量子井戸層には
限界まで、例えば、GaAs等の半導体材料の不純物固
溶限界までドーピングを施すことができ、従って赤外線
の吸収率を飛躍的に高めることができる。
Although the dummy MQW light absorption layer 11 is doped with a high concentration to increase the current component due to thermal excitation at the same time, the dummy MQW light absorption layer 11 absorbs infrared rays, Since there is no need to detect it, it is not necessary to consider the increase or decrease of the current component due to thermal excitation, and the quantum well layer of the dummy MQW light absorption layer 11 has a limit, for example, the solid solubility limit of an impurity of a semiconductor material such as GaAs. It is possible to dope up to the point where the infrared absorption rate can be dramatically increased.

【0039】また、i型GaAsベース層12が電子に
対する障壁となり、ダミーMQW光吸収層11内在する
電子が画素19側へ漏洩することを防ぐ役割を担うた
め、雑音が発生することとがなく、特にこれ以上の工夫
する必要はない。
Further, since the i-type GaAs base layer 12 serves as a barrier against electrons and plays a role of preventing the electrons in the dummy MQW light absorption layer 11 from leaking to the pixel 19 side, noise is not generated. There is no need to make any further efforts.

【0040】この様に、本発明の第1の実施の形態にお
いては、高不純物濃度のダミーMQW光吸収層11を設
けるという簡単な構成によって、画素密度を低減するこ
となく且つ装置の全体構成を大きくすることなく、n型
MQW第1光吸収層14とn型MQW第2光吸収層16
との間のクロストークを効果的に低減することができ
る。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the simple structure of providing the dummy MQW light absorption layer 11 having a high impurity concentration allows the entire structure of the device to be realized without reducing the pixel density. The n-type MQW first light absorption layer 14 and the n-type MQW second light absorption layer 16 are not enlarged.
It is possible to effectively reduce the crosstalk between and.

【0041】次に、図4を参照して、本発明の第2の実
施の形態の二波長量子井戸型赤外線検知装置を説明す
る。 図4(a)参照 まず、半絶縁性GaAs基板上に、MOVPE法によっ
て、厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μm
で、キャリア濃度が1×1017〜5×1018cm-3、例
えば、1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層2
2、n型MQW第1光吸収層23、厚さが、0.5〜
2.0μm、例えば、1.0μmで、キャリア濃度が1
×1017〜5×1018cm-3、例えば、1×1018cm
-3のn型GaAsコンタクト層24、厚さが、0.2〜
1.0μm、例えば、0.5μmのi型GaAs分離層
25、ダミーMQW光吸収層26、厚さが、0.2〜
1.0μm、例えば、0.5μmのi型GaAs分離層
27、厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μ
mで、キャリア濃度が1×1017〜5×1018cm-3
例えば、1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層
28、n型MQW第2光吸収層29、厚さが、0.5〜
2.0μm、例えば、1.0μmで、キャリア濃度が1
×1017〜5×1018cm-3、例えば、1×1018cm
-3のn型GaAsコンタクト層30を順次エピタキシャ
ル成長させる。
Next, with reference to FIG. 4, a dual wavelength quantum well type infrared detector according to a second embodiment of the present invention will be described. See FIG. 4A. First, the thickness is 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm on the semi-insulating GaAs substrate by MOVPE method.
And the n-type GaAs contact layer 2 has a carrier concentration of 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 , for example, 1 × 10 18 cm −3.
2, n-type MQW first light absorption layer 23, the thickness is 0.5 ~
2.0 μm, for example 1.0 μm, carrier concentration is 1
× 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 , for example, 1 × 10 18 cm
-3 n-type GaAs contact layer 24 having a thickness of 0.2 to
1.0 μm, for example, 0.5 μm i-type GaAs separation layer 25, dummy MQW light absorption layer 26, thickness of 0.2 to
The i-type GaAs separation layer 27 has a thickness of 1.0 μm, for example, 0.5 μm, and has a thickness of 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm.
m, the carrier concentration is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 ,
For example, the n-type GaAs contact layer 28 of 1 × 10 18 cm −3 , the n-type MQW second light absorption layer 29, and the thickness of 0.5 to
2.0 μm, for example 1.0 μm, carrier concentration is 1
× 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 , for example, 1 × 10 18 cm
-3 n-type GaAs contact layer 30 is sequentially epitaxially grown.

【0042】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、n型GaAsコンタクト層
30の表面に一次の回折格子31を形成し、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、画素分離溝32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半絶縁性GaAs基板に達す
る素子分離溝32を形成する。
Next, a photoresist is applied on the entire surface, and then a primary diffraction grating 31 is formed on the surface of the n-type GaAs contact layer 30 by using the interference exposure method, and then a SiON film (not shown) is formed on the entire surface. And an SiON mask (not shown) having an opening for forming the pixel isolation trench 32 is formed by a normal photolithography process, and wet etching is performed using this SiON mask as a mask to obtain semi-insulating property. An element isolation groove 32 reaching the GaAs substrate is formed.

【0043】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各画素33のn型Ga
Asコンタクト層30、n型GaAsコンタクト層2
8、n型GaAsコンタクト層24、及び、n型GaA
sコンタクト層22に対するコンタクトホールを形成
し、次いで、コンタクトホールの側壁をSiON膜で被
覆したのち、Au・Ge/Niからなるオーミック電極
を設ける。なお、反射型回折格子31の表面には、例え
ば、Auからなる反射電極(図示を省略)を設けてお
く。
Then, after removing the SiON mask,
An SiON film (not shown) is newly provided on the entire surface, and the n-type Ga of each pixel 33 is formed by using a normal photolithography process.
As contact layer 30, n-type GaAs contact layer 2
8, n-type GaAs contact layer 24, and n-type GaA
After forming a contact hole for the s contact layer 22 and then covering the side wall of the contact hole with a SiON film, an ohmic electrode made of Au.Ge/Ni is provided. A reflective electrode (not shown) made of Au, for example, is provided on the surface of the reflective diffraction grating 31.

【0044】最後に、半絶縁性GaAs基板をウェット
エッチングして厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、
1.0μmのi型GaAsベース層21とすることによ
って、本発明の第2の実施の形態の二波長量子井戸型赤
外線検知装置の基本構成が完成する。
Finally, the semi-insulating GaAs substrate is wet-etched to a thickness of 0.5 to 2.0 μm, for example,
By forming the i-type GaAs base layer 21 having a thickness of 1.0 μm, the basic configuration of the dual wavelength quantum well type infrared detector according to the second embodiment of the present invention is completed.

【0045】図4(b)参照 図4(b)は、z方向、即ち、積層方向に沿ったバンド
ダイヤグラムであり、Γ伝導帯の底(Ec )のエネルギ
ーを示している。この場合のn型MQW第1光吸収層2
3は、上記の第1の実施の形態におけるn型MQW第1
光吸収層14と同様に、例えば、厚さが50nmでキャ
リア濃度が1×1016cm-3のn- 型Al0.25Ga0.75
Asバリア層と、厚さが5.5nmでキャリア濃度が1
×1018cm-3のn型GaAsウエル層とを、n型Ga
Asウエル層が20層になるように交互に堆積させて形
成するものである。
See FIG. 4B. FIG. 4B is a band diagram along the z direction, that is, the stacking direction, and shows the energy at the bottom (E c ) of the Γ conduction band. N-type MQW first light absorption layer 2 in this case
3 is the first n-type MQW in the first embodiment.
Similar to the light absorption layer 14, for example, n -type Al 0.25 Ga 0.75 having a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm −3.
As barrier layer with a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1
X10 18 cm −3 n-type GaAs well layer and n-type Ga
It is formed by alternately depositing 20 As well layers.

【0046】一方、ダミーMQW光吸収層26も、上記
の第1の実施の形態におけるダミーMQW光吸収層11
と同様に、例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1
×1016cm-3のn- 型Al0.30Ga0.70Asバリア層
と、厚さが5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm
-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
ある。
On the other hand, the dummy MQW light absorption layer 26 is also the dummy MQW light absorption layer 11 in the first embodiment.
Similarly, for example, the thickness is 50 nm and the carrier concentration is 1
An n -type Al 0.30 Ga 0.70 As barrier layer of × 10 16 cm -3 and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm with a thickness of 5.5 nm.
-3 n-type GaAs well layers are alternately deposited to form 20 n-type GaAs well layers.

【0047】また、n型MQW第2光吸収層29も、上
記の第1の実施の形態におけるn型MQW第2光吸収層
16と同様に、例えば、厚さが50nmでキャリア濃度
が1×1016cm-3のn- 型Al0.35Ga0.65Asバリ
ア層と、厚さが5.5nmでキャリア濃度が1×1018
cm-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
のである。なお、各MQW光吸収層のAlGaAs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。
The n-type MQW second light absorption layer 29 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 ×, similarly to the n-type MQW second light absorption layer 16 in the first embodiment. An n -type Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layer of 10 16 cm −3 and a carrier concentration of 1 × 10 18 with a thickness of 5.5 nm.
It is formed by alternately depositing cm −3 n-type GaAs well layers so as to have 20 n-type GaAs well layers. The AlGaAs barrier layer of each MQW light absorption layer is formed sufficiently thick so that electrons do not tunnel between adjacent n-type GaAs well layers.

【0048】この第2の実施の形態における各光吸収層
の光吸収特性は上記の第1の実施の形態と同様であるの
で、二波長量子井戸型赤外線検知装置全体としての光吸
収特性としても、上記の第1の実施の形態と同様の特性
が得られる。
Since the light absorption characteristics of the respective light absorption layers in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the light absorption characteristics of the two-wavelength quantum well type infrared detecting device as a whole are also the same. The same characteristics as those of the above-described first embodiment can be obtained.

【0049】なお、この第2の実施の形態においては、
ダミーMQW光吸収層26を、n型MQW第1光吸収層
23とn型MQW第2光吸収層29との間に設けている
ため、ダミーMQW光吸収層26における光吸収に起因
して発生する電子がn型MQW第1光吸収層23及びn
型MQW第2光吸収層29へ漏れ出しその赤外線検知に
影響を与えないようにするため、i型GaAs分離層2
5,27を設けている。
In the second embodiment,
Since the dummy MQW light absorption layer 26 is provided between the n-type MQW first light absorption layer 23 and the n-type MQW second light absorption layer 29, the dummy MQW light absorption layer 26 is generated due to light absorption in the dummy MQW light absorption layer 26. Electrons to be generated are n-type MQW first light absorption layer 23 and n
In order not to leak to the MQW second light absorption layer 29 and affect the infrared detection, the i-type GaAs separation layer 2
5, 27 are provided.

【0050】次に、図5を参照して、本発明の第3の実
施の形態の三波長量子井戸型赤外線検出装置を説明す
る。 図5(a)参照 まず、半絶縁性GaAs基板(図示を省略)上に、MO
VPE法によって、第1ダミーMQW光吸収層41、第
2ダミーMQW光吸収層42、厚さが、0.5〜2.0
μm、例えば、1.0μmのi型GaAsベース層4
3、厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μm
で、キャリア濃度が1×1017〜5×10 18cm-3、例
えば、1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層4
4、n型MQW第1光吸収層45、厚さが、0.5〜
2.0μm、例えば、1.0μmで、キャリア濃度が1
×1017〜5×1018cm-3、例えば、1×1018cm
-3のn型GaAsコンタクト層46、n型MQW第2光
吸収層47、厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、
1.0μmで、キャリア濃度が1×1017〜5×1018
cm-3、例えば、1×1018cm-3のn型GaAsコン
タクト層48、n型MQW第3光吸収層49、及び、厚
さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μmで、キ
ャリア濃度が1×1017〜5×1018cm-3、例えば、
1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層50を順
次エピタキシャル成長させる。
Next, referring to FIG. 5, a third embodiment of the present invention will be described.
The three-wavelength quantum well infrared detector of the embodiment will be described.
It See Figure 5 (a) First, on a semi-insulating GaAs substrate (not shown), MO
By the VPE method, the first dummy MQW light absorption layer 41,
2 dummy MQW light absorption layer 42, thickness is 0.5 to 2.0
μm, for example, 1.0 μm i-type GaAs base layer 4
3, thickness is 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm
And carrier concentration is 1 × 1017~ 5 x 10 18cm-3, Example
For example, 1x1018cm-3N-type GaAs contact layer 4
4, n-type MQW first light absorption layer 45, the thickness is 0.5 ~
2.0 μm, for example 1.0 μm, carrier concentration is 1
× 1017~ 5 x 1018cm-3, For example, 1 × 1018cm
-3N-type GaAs contact layer 46, n-type MQW second light
The absorption layer 47 has a thickness of 0.5 to 2.0 μm, for example,
1.0 μm, carrier concentration 1 × 1017~ 5 x 1018
cm-3, For example, 1 × 1018cm-3N-type GaAs controller
Tact layer 48, n-type MQW third light absorption layer 49, and thickness
Is 0.5 to 2.0 μm, for example 1.0 μm,
Carrier concentration is 1 × 1017~ 5 x 1018cm-3, For example,
1 x 1018cm-3N-type GaAs contact layer 50 in order
Next, epitaxial growth is performed.

【0051】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、n型GaAsコンタクト層
50の表面に一次の回折格子51を形成し、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、画素分離溝19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i型GaAsベース層43に
達する素子分離溝52を形成する。
Next, a photoresist is applied on the entire surface, and then a primary diffraction grating 51 is formed on the surface of the n-type GaAs contact layer 50 by using an interference exposure method, and then a SiON film (not shown) is formed on the entire surface. And a SiON mask (not shown) having an opening for forming the pixel isolation groove 19 is formed by a normal photolithography process, and wet etching is performed using this SiON mask as a mask to perform i-type GaAs. An element isolation trench 52 reaching the base layer 43 is formed.

【0052】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各画素53のn型Ga
Asコンタクト層44、n型GaAsコンタクト層4
6、n型GaAsコンタクト層48、及び、n型GaA
sコンタクト層50に対するコンタクトホールを形成
し、次いで、コンタクトホールの側壁をSiON膜で被
覆したのち、Au・Ge/Niからなるオーミック電極
を設ける。なお、反射型回折格子51の表面には、例え
ば、Auからなる反射電極(図示を省略)を設けてお
く。
Then, after removing the SiON mask,
An SiON film (not shown) is newly provided on the entire surface, and the n-type Ga of each pixel 53 is formed by using a normal photolithography process.
As contact layer 44, n-type GaAs contact layer 4
6, n-type GaAs contact layer 48, and n-type GaA
After forming a contact hole for the s contact layer 50 and then covering the sidewall of the contact hole with a SiON film, an ohmic electrode made of Au.Ge/Ni is provided. A reflective electrode (not shown) made of Au, for example, is provided on the surface of the reflective diffraction grating 51.

【0053】最後に、半絶縁性GaAs基板を第1ダミ
ーMQW光吸収層41に達するまでウェットエッチング
して除去することによって、本発明の第3の実施の形態
の三波長量子井戸型赤外線検知装置の基本構成が完成す
る。
Finally, the semi-insulating GaAs substrate is removed by wet etching until it reaches the first dummy MQW light absorption layer 41, whereby the three-wavelength quantum well type infrared detector according to the third embodiment of the present invention. The basic configuration of is completed.

【0054】この場合のn型MQW第1光吸収層45
は、例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×10
16cm-3のn- 型Al0.25Ga0.75Asバリア層と、厚
さが5.5nmでキャリア濃度が1×1018cm-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る。
In this case, the n-type MQW first light absorption layer 45
Has a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 5.
An n -type Al 0.25 Ga 0.75 As barrier layer having a thickness of 16 cm −3 and an n having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 .
And the n-type GaAs well layer is 20
It is formed by alternately depositing layers.

【0055】また、n型MQW第2光吸収層47は、例
えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016cm
-3のn- 型Al0.30Ga0.70Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型G
aAs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る。
The n-type MQW second light absorption layer 47 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm.
-3 n - type Al 0.30 Ga 0.70 As barrier layer and n-type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm -3.
The aAs well layer and the n-type GaAs well layer are alternately deposited so as to have 20 layers.

【0056】また、n型MQW第3光吸収層49は、例
えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016cm
-3のn- 型Al0.35Ga0.65Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型G
aAs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る。
The n-type MQW third light absorption layer 49 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm.
-3 n -type Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layer and n-type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3
The aAs well layer and the n-type GaAs well layer are alternately deposited so as to have 20 layers.

【0057】一方、第1ダミーMQW光吸収層41は、
例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016
-3のn- 型Al0.27Ga0.73Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm-3のn型G
aAs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る。
On the other hand, the first dummy MQW light absorption layer 41 is
For example, the thickness is 50 nm and the carrier concentration is 1 × 10 16 c
m −3 n type Al 0.27 Ga 0.73 As barrier layer and n type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3.
The aAs well layer and the n-type GaAs well layer are alternately deposited so as to have 20 layers.

【0058】また、第2ダミーMQW光吸収層42は、
例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016
-3のn- 型Al0.32Ga0.68Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm-3のn型G
aAs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る。な
お、各MQW光吸収層のAlGaAs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。
Further, the second dummy MQW light absorption layer 42 is
For example, the thickness is 50 nm and the carrier concentration is 1 × 10 16 c
m −3 n type Al 0.32 Ga 0.68 As barrier layer and n type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3.
The aAs well layer and the n-type GaAs well layer are alternately deposited so as to have 20 layers. The AlGaAs barrier layer of each MQW light absorption layer is formed sufficiently thick so that electrons do not tunnel between adjacent n-type GaAs well layers.

【0059】図5(b)参照 図5(b)は、本発明の第3の実施の形態の三波長量子
井戸型赤外線検知装置の光吸収特性を示す図であり、図
に示すように、n型MQW第1光吸収層45とn型MQ
W第2光吸収層47の赤外線吸収が重なっている領域の
光は第1ダミーMQW光吸収層41によって吸収される
ため、n型MQW第1光吸収層45及びn型MQW第2
光吸収層47との間でクロストークが起こることがな
い。
FIG. 5 (b) is a diagram showing the light absorption characteristics of the three-wavelength quantum well type infrared detector of the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. n-type MQW first light absorption layer 45 and n-type MQ
Since the light in the region where the infrared absorption of the W second light absorption layer 47 overlaps is absorbed by the first dummy MQW light absorption layer 41, the n-type MQW first light absorption layer 45 and the n-type MQW second
Crosstalk does not occur with the light absorption layer 47.

【0060】また、n型MQW第2光吸収層47とn型
MQW第3光吸収層49の赤外線吸収が重なっている領
域の光は第2ダミーMQW光吸収層42によって吸収さ
れるため、n型MQW第2光吸収層47及びn型MQW
第3光吸収層49との間でクロストークが起こることが
ない。
The light in the region where the infrared absorptions of the n-type MQW second light absorption layer 47 and the n-type MQW third light absorption layer 49 overlap is absorbed by the second dummy MQW light absorption layer 42, so that n Type MQW second light absorbing layer 47 and n-type MQW
Crosstalk does not occur with the third light absorption layer 49.

【0061】次に、図6を参照して、本発明の第4の実
施の形態の一波長量子井戸型赤外線検知装置を説明す
る。 図6(a)参照 まず、半絶縁性GaAs基板(図示を省略)上に、MO
VPE法によって、第1ダミーMQW光吸収層61、第
2ダミーMQW光吸収層62、厚さが、0.5〜2.0
μm、例えば、1.0μmのi型GaAsベース層6
3、厚さが、0.5〜2.0μm、例えば、1.0μm
で、キャリア濃度が1×1017〜5×10 18cm-3、例
えば、1×1018cm-3のn型GaAsコンタクト層6
4、n型MQW光吸収層65、及び、厚さが、0.5〜
2.0μm、例えば、1.0μmで、キャリア濃度が1
×1017〜5×1018cm-3、例えば、1×1018cm
-3のn型GaAsコンタクト層66を順次エピタキシャ
ル成長させる。
Next, referring to FIG. 6, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The one-wavelength quantum well infrared detector of the embodiment will be described.
It See Figure 6 (a) First, on a semi-insulating GaAs substrate (not shown), MO
By the VPE method, the first dummy MQW light absorption layer 61,
2 dummy MQW light absorption layer 62 having a thickness of 0.5 to 2.0
μm, for example, 1.0 μm i-type GaAs base layer 6
3, thickness is 0.5 to 2.0 μm, for example, 1.0 μm
And carrier concentration is 1 × 1017~ 5 x 10 18cm-3, Example
For example, 1x1018cm-3N-type GaAs contact layer 6
4, the n-type MQW light absorption layer 65, and the thickness is 0.5 to
2.0 μm, for example 1.0 μm, carrier concentration is 1
× 1017~ 5 x 1018cm-3, For example, 1 × 1018cm
-3Of the n-type GaAs contact layer 66 of FIG.
Grow.

【0062】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、n型GaAsコンタクト層
66の表面に一次の回折格子67を形成し、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、画素分離溝68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i型GaAsベース層63に
達する素子分離溝68を形成する。
Next, a photoresist is coated on the entire surface, and then a first-order diffraction grating 67 is formed on the surface of the n-type GaAs contact layer 66 by using an interference exposure method, and then a SiON film (not shown) is formed on the entire surface. And a SiON mask (not shown) having an opening for forming the pixel separation groove 68 is formed by a normal photolithography process, and wet etching is performed using the SiON mask as a mask to perform i-type GaAs. An element isolation groove 68 reaching the base layer 63 is formed.

【0063】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各画素69のn型Ga
Asコンタクト層64及びn型GaAsコンタクト層6
6に対するコンタクトホールを形成し、次いで、コンタ
クトホールの側壁をSiON膜で被覆したのち、Au・
Ge/Niからなるオーミック電極を設ける。なお、反
射型回折格子67の表面には、例えば、Auからなる反
射電極(図示を省略)を設けておく。
Then, after removing the SiON mask,
An SiON film (not shown) is newly provided on the entire surface, and the n-type Ga of each pixel 69 is formed by using a normal photolithography process.
As contact layer 64 and n-type GaAs contact layer 6
After forming a contact hole for No. 6 and then covering the side wall of the contact hole with a SiON film, Au.
An ohmic electrode made of Ge / Ni is provided. A reflective electrode (not shown) made of Au, for example, is provided on the surface of the reflective diffraction grating 67.

【0064】最後に、半絶縁性GaAs基板を第1ダミ
ーMQW光吸収層61に達するまでウェットエッチング
して除去することによって、本発明の第4の実施の形態
の一波長量子井戸型赤外線検知装置の基本構成が完成す
る。
Finally, the semi-insulating GaAs substrate is removed by wet etching until it reaches the first dummy MQW light absorption layer 61, thereby removing the single wavelength quantum well infrared detector of the fourth embodiment of the present invention. The basic configuration of is completed.

【0065】この場合の第1ダミーMQW光吸収層61
は、例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×10
16cm-3のn- 型Al0.25Ga0.75Asバリア層と、厚
さが5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm-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、
それによって、中心吸収波長はλa となる。
In this case, the first dummy MQW light absorption layer 61
Has a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 5.
An n -type Al 0.25 Ga 0.75 As barrier layer of 16 cm −3 and an n - type Al 0.25 Ga 0.75 As barrier layer having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
And the n-type GaAs well layer is 20
It is formed by alternately depositing layers.
Thereby, the central absorption wavelength becomes λ a .

【0066】また、第2ダミーMQW光吸収層62は、
例えば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016
-3のn- 型Al0.35Ga0.65Asバリア層と、厚さが
5.5nmでキャリア濃度が1×1019cm-3のn型G
aAs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、それ
によって、中心吸収波長はλb となる。
Further, the second dummy MQW light absorption layer 62 is
For example, the thickness is 50 nm and the carrier concentration is 1 × 10 16 c
m −3 n type Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layer and n type G having a thickness of 5.5 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3.
The aAs well layer and the a-type GaAs well layer are alternately deposited so that the number of the n-type GaAs well layers becomes 20 layers, whereby the central absorption wavelength becomes λ b .

【0067】一方、n型MQW光吸収層65は、例え
ば、厚さが50nmでキャリア濃度が1×1016cm-3
のn- 型Al0.30Ga0.70Asバリア層と、厚さが5.
5nmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型GaA
s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、その中心
吸収波長λは、λa >λ>λb となる。
On the other hand, the n-type MQW light absorption layer 65 has, for example, a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm −3.
N - type Al 0.30 Ga 0.70 As barrier layer with a thickness of 5.
N-type GaA with a carrier concentration of 1 × 10 18 cm -3 at 5 nm
The s-well layer and the n-type GaAs well layer are alternately deposited so as to have 20 layers, and the central absorption wavelength λ is λ a >λ> λ b .

【0068】図6(b)参照 図6(b)は、本発明の第4の実施の形態の一波長量子
井戸型赤外線検知装置の光吸収特性を示す図であり、図
に示すように、一点鎖線で示すn型MQW光吸収層65
の吸収波長スペクトルの広がりの裾部分は、破線で示す
第1ダミーMQW光吸収層61及び第2ダミーMQW光
吸収層62の吸収波長スペクトル部で吸収されて、実線
で示すような急峻な吸収波長スペクトルを示すことにな
る。
Reference is made to FIG. 6 (b). FIG. 6 (b) is a diagram showing the light absorption characteristics of the single-wavelength quantum well infrared detector of the fourth embodiment of the present invention. N-type MQW light absorption layer 65 indicated by a chain line
Of the absorption wavelength spectrum is absorbed by the absorption wavelength spectrum portions of the first dummy MQW light absorption layer 61 and the second dummy MQW light absorption layer 62 indicated by broken lines, and the steep absorption wavelengths shown by the solid line Will show a spectrum.

【0069】この様に、本発明の第4の実施の形態にお
いては、光吸収感度を高めるために比較的高濃度にドー
プしても、高濃度ドープに伴う吸収波長スペクトルの広
がりを素子内においてカットすることができ、それによ
って、特定の波長のみを選択的に検知することができる
ので、シャープな波長感度を有する赤外線検知装置を構
成することができる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, even if the doping is performed at a relatively high concentration in order to enhance the light absorption sensitivity, the broadening of the absorption wavelength spectrum due to the high concentration doping is caused in the device. Since it can be cut and only specific wavelengths can be selectively detected, it is possible to configure an infrared detection device having sharp wavelength sensitivity.

【0070】以上、本発明の各実施例の形態を説明して
きたが、本発明は各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、上記各実施の形態においては、各MQW光吸収層に
おける吸収波長を、多重量子井戸を構成するバリア層の
Al組成比によって制御しているが、ウエル層の層厚に
よって制御しても良いものである。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made. For example, in each of the above embodiments, the absorption wavelength in each MQW light absorption layer is controlled by the Al composition ratio of the barrier layer forming the multiple quantum well, but it may be controlled by the layer thickness of the well layer. It is a thing.

【0071】或いは、多重量子井戸を構成するウエル層
をAlGaAs層とし、ウエル層のAl組成比によって
制御しても良いものであり、さらには、バリア層のAl
組成比、ウエル層のAl組成比、及び、ウエル層の層厚
を複合的に制御することによって各MQW光吸収層にお
ける吸収波長を制御しても良いものである。
Alternatively, the well layer forming the multiple quantum well may be an AlGaAs layer and controlled by the Al composition ratio of the well layer.
The absorption wavelength in each MQW light absorption layer may be controlled by compositely controlling the composition ratio, the Al composition ratio of the well layer, and the layer thickness of the well layer.

【0072】また、上記の各実施の形態においては、ダ
ミーMQW光吸収層における光吸収効率を高めるために
光検知部を構成するMQW光吸収層よりも高濃度にドー
プしているが、必ずしも必須ではなく、光検知部を構成
するMQW光吸収層と同程度のドープ量でも良い。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, in order to increase the light absorption efficiency in the dummy MQW light absorption layer, the dummy MQW light absorption layer is doped at a higher concentration than the MQW light absorption layer constituting the light detection section, but it is not essential. Instead, the doping amount may be approximately the same as that of the MQW light absorption layer that constitutes the light detection unit.

【0073】また、上記の第3及び第4の実施の形態に
おいては、ダミーMQW光吸収層をi型GaAsベース
層の裏面側に設けているが、上記の第2の実施の形態と
同様に画素側に設けても良いものである。
Further, in the third and fourth embodiments described above, the dummy MQW light absorption layer is provided on the back surface side of the i-type GaAs base layer, but similar to the second embodiment described above. It may be provided on the pixel side.

【0074】また、上記の第2の実施の形態において
は、ダミーMQW光吸収層を光検知部を構成する2つの
MQW光吸収層の間に設けているが、必ずしも2つのM
QW光吸収層の間である必要はなく、i型GaAsベー
ス層に接するように設けても良いものである。
Further, in the second embodiment, the dummy MQW light absorption layer is provided between the two MQW light absorption layers forming the photo detector, but it is not always necessary to use two MW light absorption layers.
It does not have to be between the QW light absorption layers, and may be provided so as to be in contact with the i-type GaAs base layer.

【0075】また、上記第1乃至第3の実施の形態にお
いては、光検知部を構成する複数のMQW光吸収層を、
i型GaAsベース層に近い側から、長波長から短波長
になるように積層させているが、波長の積層順位は任意
であり、また、3つ以上のMQW光吸収層を設ける場合
にも、吸収波長の配列は任意である。
In addition, in the first to third embodiments, the plurality of MQW light absorption layers forming the light detection section are
The layers are stacked from the side closer to the i-type GaAs base layer so that the wavelength becomes longer to shorter. However, the order of stacking the wavelengths is arbitrary, and when three or more MQW light absorption layers are provided, The arrangement of absorption wavelengths is arbitrary.

【0076】また、上記の各実施の形態の説明において
は、各MQW光吸収層におけるバリア層のAl組成及び
ウエル層の層厚を特定しているが、記載しているAl組
成及び層厚は単なる一例であり、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GaAs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。
Further, in the above description of each embodiment, the Al composition of the barrier layer and the layer thickness of the well layer in each MQW light absorption layer are specified, but the Al composition and the layer thickness described are This is merely an example, and the thickness of the barrier layer, the composition ratio, and the thickness of the n-type GaAs well layer may be appropriately selected so that a quantum level and a subband depending on the wavelength to be detected are formed. Further, the number of n-type GaAs well layers may be appropriately selected according to the required sensor sensitivity.

【0077】また、上記の各実施の形態の説明において
は、各MQW光吸収層をAlGaAs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。
Further, in the above description of the respective embodiments, each MQW light absorption layer is constituted by the AlGaAs multiple quantum well structure.
It is also possible to use a multiple quantum well structure of other III-V group compound semiconductor such as a system, and any material system that is lattice-matched to the large-area substrate used.

【0078】また、上記の各実施の形態の説明において
は、量子井戸型赤外線検知装置を1個の画素として示し
ているが、実際には、この様な画素が二次元アレイ或い
は一次元アレイとして配置されてものであるが、逆に、
一個の赤外線検知素子単体として用いても良いものであ
る。
Further, in the above description of each embodiment, the quantum well type infrared detector is shown as one pixel, but in reality, such a pixel is formed as a two-dimensional array or a one-dimensional array. Although it is arranged, on the contrary,
It may be used as a single infrared detection element.

【0079】ここで、図1を参照して、本発明の詳細な
構成を改めて説明する。 図1参照 (付記1) 1 つ以上の吸収波長をもつ光検知機構を有
するとともに、バンドカットフィルタとして所定波長域
の光を吸収する量子井戸構造光吸収層3を付加したこと
を特徴とするサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。 (付記2) 上記光検知機構が1個の量子井戸構造光吸
収層からなり、且つ、上記バンドカットフィルタが、前
記光検知機構を構成する量子井戸構造光吸収層の吸収波
長の短波長側の領域を吸収波長とする量子井戸構造光吸
収層と、光検知機構を構成する量子井戸構造光吸収層の
吸収波長の長波長側の領域を吸収波長とする量子井戸構
造光吸収層とによって構成されることを特徴とする付記
1記載のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。 (付記3) 上記光検知機構が互いに吸収波長の異なる
n個の量子井戸構造光吸収層1,2から構成され、且
つ、上記バンドカットフィルタが(n−1)個の量子井
戸構造光吸収層3から構成されることを特徴とする付記
1記載のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。 (付記4) 上記バンドカットフィルタとして機能する
量子井戸構造光吸収層3が、上記光検知機構を構成する
量子井戸構造光吸収層1,2を支持するベース層7の裏
面側に設けられていることを特徴とする付記1乃至3の
いずれか1つに記載のサブバンド間遷移量子井戸型光検
知装置。 (付記5) 上記バンドカットフィルタとして機能する
量子井戸構造光吸収層3が、上記光検知機構を構成する
量子井戸構造光吸収層1,2に隣接して設けられている
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれか1つに記載の
サブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。 (付記6) 上記バンドカットフィルタとして機能する
量子井戸構造光吸収層3の両側にノン・ドープ層を設け
たことを特徴とする付記5記載のサブバンド間遷移量子
井戸型光検知装置。 (付記7) 上記バンドカットフィルタとして機能する
量子井戸構造光吸収層3の不純物濃度が、上記光検知機
構を構成する量子井戸構造光吸収層1,2の不純物濃度
より大きいことを特徴とする付記1乃至6のいずれか1
項に記載のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。 (付記8) 上記光検知機構を構成する量子井戸構造光
吸収層1,2の吸収波長領域が、赤外領域であることを
特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載のサブバ
ンド間遷移量子井戸型光検知装置。
Here, the detailed configuration of the present invention will be described again with reference to FIG. See FIG. 1 (Appendix 1), which has a photodetection mechanism having one or more absorption wavelengths, and a quantum well structure light absorption layer 3 that absorbs light in a predetermined wavelength range is added as a band-cut filter. Band-to-band transition quantum well photodetector. (Supplementary Note 2) The photodetection mechanism is composed of one quantum well structure light absorption layer, and the band cut filter is on the short wavelength side of the absorption wavelength of the quantum well structure light absorption layer constituting the light detection mechanism. A quantum well structure light absorption layer having an absorption wavelength in a region, and a quantum well structure light absorption layer having an absorption wavelength in a region on the long wavelength side of the absorption wavelength of the quantum well structure light absorption layer constituting the light detection mechanism. An intersubband transition quantum well type photodetector according to appendix 1. (Supplementary Note 3) The photodetection mechanism is composed of n quantum well structure light absorption layers 1 and 2 having different absorption wavelengths, and the band cut filter is (n-1) quantum well structure light absorption layers. 3. The intersubband transition quantum well type photodetector according to appendix 1, characterized in that (Supplementary Note 4) The quantum well structure light absorption layer 3 that functions as the band cut filter is provided on the back surface side of the base layer 7 that supports the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 that form the light detection mechanism. 4. The intersubband transition quantum well type photodetector according to any one of appendices 1 to 3. (Supplementary Note 5) The quantum well structure light-absorbing layer 3 functioning as the band cut filter is provided adjacent to the quantum well structure light-absorbing layers 1 and 2 forming the photodetection mechanism. 4. The intersubband transition quantum well type photodetector according to any one of 1 to 3. (Supplementary Note 6) The intersubband transition quantum well type photodetector according to Supplementary Note 5, wherein non-doped layers are provided on both sides of the quantum well structure light absorption layer 3 functioning as the band cut filter. (Additional remark 7) The impurity concentration of the quantum well structure light absorption layer 3 functioning as the band-cut filter is higher than the impurity concentration of the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 constituting the photodetection mechanism. Any one of 1 to 6
An intersubband transition quantum well type photodetector according to the item 1. (Supplementary Note 8) The subband according to any one of Supplementary Notes 1 to 7, wherein the absorption wavelength region of the quantum well structure light absorption layers 1 and 2 constituting the photodetection mechanism is an infrared region. Transition quantum well photodetector.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明によれば、サブバンド間遷移量子
井戸型光検知装置、特に、多波長量子井戸型赤外線検知
装置において、不所望な波長域、特に、検知対象となる
波長の中間波長域の赤外線を吸収する多重量子井戸型の
バンドカットフィルタを設けているので、吸収波長の広
がりを小さくし、多波長の場合には波長間のスペクトル
クロストークを低減することができ、ひいては、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。
According to the present invention, in an intersubband transition quantum well type photodetector, particularly in a multi-wavelength quantum well type infrared detector, an undesired wavelength range, in particular, an intermediate wavelength of a wavelength to be detected. Since a multi-quantum well type band cut filter that absorbs infrared rays in the region is provided, it is possible to reduce the spread of absorption wavelengths and reduce spectral crosstalk between wavelengths in the case of multiple wavelengths. It greatly contributes to the practical application of high resolution infrared solid-state imaging devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の二波長量子井戸型
赤外線検知装置の構造説明図である。
FIG. 2 is a structural explanatory view of a dual wavelength quantum well type infrared detector according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の二波長量子井戸型
赤外線検知装置の光吸収特性の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of light absorption characteristics of the two-wavelength quantum well infrared detection device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の二波長量子井戸型
赤外線検知装置の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a two-wavelength quantum well type infrared detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態の三波長量子井戸型
赤外線検知装置の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a three-wavelength quantum well type infrared detection device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態の一波長量子井戸型
赤外線検知装置の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a one-wavelength quantum well infrared detector according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の二波長量子井戸型赤外線検知装置の説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional two-wavelength quantum well type infrared detection device.

【図8】従来の二波長量子井戸型赤外線検知装置の光吸
収特性の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of light absorption characteristics of a conventional dual wavelength quantum well type infrared detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 量子井戸構造光吸収層 2 量子井戸構造光吸収層 3 量子井戸構造光吸収層 4 コンタクト層 5 コンタクト層 6 コンタクト層 7 ベース層 8 反射型回折格子 9 赤外線 11 ダミーMQW光吸収層 12 i型GaAsベース層 13 n型GaAsコンタクト層 14 n型MQW第1光吸収層 15 n型GaAsコンタクト層 16 n型MQW第2光吸収層 17 n型GaAsコンタクト層 18 反射型回折格子 19 画素分離溝 20 画素 21 i型GaAsベース層 22 n型GaAsコンタクト層 23 n型MQW第1光吸収層 24 n型GaAsコンタクト層 25 i型GaAs分離層 26 ダミーMQW光吸収層 27 i型GaAs分離層 28 n型GaAsコンタクト層 29 n型MQW第2光吸収層 30 n型GaAsコンタクト層 31 反射型回折格子 32 画素分離溝 33 画素 41 第1ダミーMQW光吸収層 42 第2ダミーMQW光吸収層 43 i型GaAsベース層 44 n型GaAsコンタクト層 45 n型MQW第1光吸収層 46 n型GaAsコンタクト層 47 n型MQW第2光吸収層 48 n型GaAsコンタクト層 49 n型MQW第3光吸収層 50 n型GaAsコンタクト層 51 反射型回折格子 52 画素分離溝 53 画素 61 第1ダミーMQW光吸収層 62 第2ダミーMQW光吸収層 63 i型GaAsベース層 64 n型GaAsコンタクト層 65 n型MQW光吸収層 66 n型GaAsコンタクト層 67 反射型回折格子 68 画素分離溝 69 画素 71 i型GaAsベース層 72 n型GaAsコンタクト層 73 n型MQW第1光吸収層 74 n型GaAsコンタクト層 75 n型MQW第2光吸収層 76 n型GaAsコンタクト層 77 反射型回折格子 78 画素分離溝 79 画素 80 赤外線 81 n- 型Alx Ga1-x Asバリア層 82 n型GaAsウエル層 83 第1量子準位 84 第2量子準位 85 電子 86 n- 型Aly Ga1-y Asバリア層 87 n型GaAsウエル層 88 第1量子準位 89 第2量子準位 90 電子1 quantum well structure light absorption layer 2 quantum well structure light absorption layer 3 quantum well structure light absorption layer 4 contact layer 5 contact layer 6 contact layer 7 base layer 8 reflection type diffraction grating 9 infrared ray 11 dummy MQW light absorption layer 12 i-type GaAs Base layer 13 n-type GaAs contact layer 14 n-type MQW first light absorption layer 15 n-type GaAs contact layer 16 n-type MQW second light absorption layer 17 n-type GaAs contact layer 18 reflection-type diffraction grating 19 pixel separation groove 20 pixel 21 i-type GaAs base layer 22 n-type GaAs contact layer 23 n-type MQW first light absorption layer 24 n-type GaAs contact layer 25 i-type GaAs separation layer 26 dummy MQW light absorption layer 27 i-type GaAs separation layer 28 n-type GaAs contact layer 29 n-type MQW second light absorption layer 30 n-type GaAs contact layer 31 reflection-type diffraction grating 32 Element separation groove 33 Pixel 41 First dummy MQW light absorption layer 42 Second dummy MQW light absorption layer 43 i-type GaAs base layer 44 n-type GaAs contact layer 45 n-type MQW first light-absorption layer 46 n-type GaAs contact layer 47 n Type MQW second light absorption layer 48 n-type GaAs contact layer 49 n-type MQW third light absorption layer 50 n-type GaAs contact layer 51 reflective diffraction grating 52 pixel separation groove 53 pixel 61 first dummy MQW light absorption layer 62 second Dummy MQW light absorption layer 63 i-type GaAs base layer 64 n-type GaAs contact layer 65 n-type MQW light absorption layer 66 n-type GaAs contact layer 67 reflective diffraction grating 68 pixel separation groove 69 pixel 71 i-type GaAs base layer 72 n-type GaAs contact layer 73 n-type MQW first light absorption layer 74 n-type GaAs contact layer 75 n-type MQW second Light absorption layer 76 n-type GaAs contact layer 77 reflective diffraction grating 78 pixel separation groove 79 pixel 80 infrared ray 81 n - type Al x Ga 1 -x As barrier layer 82 n-type GaAs well layer 83 first quantum level 84 second Quantum level 85 Electron 86 n - type Al y Ga 1-y As barrier layer 87 n-type GaAs well layer 88 First quantum level 89 Second quantum level 90 Electron

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1 つ以上の吸収波長をもつ光検知機構を
有するとともに、バンドカットフィルタとして所定波長
域の光を吸収する量子井戸構造光吸収層を付加したこと
を特徴とするサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。
1. An intersubband transition characterized by having a photodetection mechanism having one or more absorption wavelengths and adding a quantum well structure light absorption layer for absorbing light in a predetermined wavelength region as a band cut filter. Quantum well type photo detector.
【請求項2】 上記光検知機構が互いに吸収波長の異な
るn個の量子井戸構造光吸収層から構成され、且つ、上
記バンドカットフィルタが(n−1)個の量子井戸構造
光吸収層から構成されることを特徴とする請求項1記載
のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。
2. The photodetection mechanism is composed of n quantum well structure light absorption layers having mutually different absorption wavelengths, and the band cut filter is composed of (n-1) quantum well structure light absorption layers. The intersubband transition quantum well type photodetector according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記バンドカットフィルタとして機能す
る量子井戸構造光吸収層が、上記光検知機構を構成する
量子井戸構造光吸収層を支持するベース層の裏面側に設
けられていることを特徴とする請求項1または2に記載
のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。
3. A quantum well structure light absorption layer functioning as the band cut filter is provided on a back surface side of a base layer supporting the quantum well structure light absorption layer constituting the light detection mechanism. The intersubband transition quantum well type photodetector according to claim 1 or 2.
【請求項4】 上記バンドカットフィルタとして機能す
る量子井戸構造光吸収層が、上記光検知機構を構成する
量子井戸構造光吸収層に隣接して設けられていることを
特徴とする請求項1または2に記載のサブバンド間遷移
量子井戸型光検知装置。
4. The quantum well structure light absorption layer functioning as the band cut filter is provided adjacent to the quantum well structure light absorption layer constituting the light detection mechanism. 2. An intersubband transition quantum well type photodetector according to item 2.
【請求項5】 上記バンドカットフィルタとして機能す
る量子井戸構造光吸収層の不純物濃度が、上記光検知機
構を構成する量子井戸構造光吸収層の不純物濃度より大
きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
記載のサブバンド間遷移量子井戸型光検知装置。
5. The impurity concentration of the quantum well structure light absorption layer functioning as the band cut filter is higher than the impurity concentration of the quantum well structure light absorption layer constituting the light detection mechanism. 4. The intersubband transition quantum well type photodetector according to any one of 4 above.
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