JP2008205128A - 量子井戸型光検知器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓ／Ｎ比をより向上させることができる量子井戸型光検出器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】コンタクト層２上に、超格子バリア層１１、量子井戸層１２、超格子バリア層１３及び量子井戸層１４が、この順で、例えば１０組積層されている。超格子バリア層１１は、真性Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層と真性ＧａＡｓ層とが交互に積層されて構成されている。例えば、真性Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層の厚さは４ｎｍであり、真性ＧａＡｓ層の厚さは２ｎｍであり、いずれも、１つの超格子バリア層１１内に１０層程度設けられている。超格子バリア層１３は、真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層と真性ＧａＡｓ層とが交互に積層されて構成されている。例えば、真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層の厚さは３．５ｎｍであり、真性ＧａＡｓ層の厚さは３ｎｍであり、いずれも、１つの超格子バリア層１３内に１０層程度設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線センサ等に好適な量子井戸型光検知器及びその製造方法に関する。

従来、光検知器の一種として、超格子バリアを有するミニバンド型量子井戸型光検知器が知られている。図５は、従来のミニバンド型量子井戸型光検知器の構造を示す断面図である。

従来のミニバンド型量子井戸型光検知器では、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０２上に、超格子バリア層１１１と量子井戸層１１２とが交互に積層されている。超格子バリア層１１１は、図６に示すように、真性ＡｌＧａＡｓ層１２１と真性ＧａＡｓ層１２２とが交互に積層されて構成されている。真性ＡｌＧａＡｓ層１２１の厚さは４０Å（４ｎｍ）程度であり、真性ＧａＡｓ層１２２の厚さは２０Å（２ｎｍ）程度であり、いずれも、１つの超格子バリア層１１１内に１０層程度設けられている。また、量子井戸層１１２は、ｎ型ＧａＡｓから構成されており、その厚さは７０Å（７ｎｍ）程度である。真性ＡｌＧａＡｓ層１２１と真性ＧａＡｓ層１２２との組は、４０程度設けられている。そして、最上層の超格子バリア層１１１上に、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０６が形成されている。そして、コンタクト層１０２上に電極１０８が形成され、コンタクト層１０６上に電極１０９が形成され、電極１０８及び電極１０９間に直流電圧が印加される。

また、図７に示すように、量子井戸層１１２内の励起準位エネルギー位置が超格子バリア層１１１に形成されるミニバンド１４１のエネルギー位置と等しくなるように構成されている。従って、赤外線１１０の入射に伴って励起準位へと光励起されたキャリア（電子１４０）がミニバンド１４１との共鳴により量子井戸層１１２からミニバンド１４１へと脱出し、ミニバンド１４１中を走行して光電流が発生する。

但し、従来の技術では、図７に示すように、光励起キャリア（電子１４０）が一旦ミニバンド１４１へと放出され、電子１４０がミニバンド１４１を走行するようになると、超格子バリア層１１１から次の超格子バリア層１１１へと量子井戸層１１２を通過して流れる電子１４０が多くなりやすい（矢印１５３）。このことは、量子井戸層１１２から光励起放出された電子１４０が他の量子井戸層１１２に再捕獲（矢印１５１）されにくいことを意味しており、光励起された電子１４０の数と最終的に外部へと取り出される電子１４０の数（出力電流に比例）との比率を現す「伝導ゲイン」は大きくなる。

しかしながら、走行中の電子１４０の量子井戸層１１２への再捕獲（矢印１５１）が少ないことは、光励起によって量子井戸層１１２から電子１４０が放出された後に、電子１４０の補充（矢印１５４）が少なくなることにつながる。この結果、量子井戸層１１２での吸収内部効率が低下してしまう。そして、吸収内部効率の低下は、Ｓ／Ｎ比の低下及び感度の低下につながる。

量子井戸型光検知器では、光電流の信号絶対量は伝導ゲインと吸収内部効率との積に依存する。また、光電流が発生している場合の量子井戸型光検知器の光電流Ｉ_p及び雑音電流ｉ_nは次のように示される。ここでは、吸収内部効率をηと表し、伝導ゲインをｇと表す。
光電流：Ｉ_p＝Ａ・ηｇ （Ａは係数）
雑音電流：ｉ_n＝（４ｅＩ_pｇＢ）^0.5 （Ｂは雑音帯域）

そして、図８に示すように、光電流を発生させる量子井戸型光検知器を電荷積分（積分容量への蓄積）して電圧信号に変換して使用する場合、信号Ｓ及び雑音Ｎは次のように表される。
信号Ｓ：Ｖ［Ｉ_p］＝Ｉ_pＴ_int／Ｃ_int
雑音Ｎ：Ｖｎｏｉｓｅ＝ｉ_nＴ_int／Ｃ_int
（積分時間Ｔ_int＝Ｃ_intＶ₀／Ｉ_p、このときの帯域Ｂ＝１／（２Ｔ_int））

この結果、Ｓ／Ｎ比は、次のようになる。
（１）光電流の絶対量に応じ積分時間を可変とする場合
Ｓ／Ｎ＝Ｉ_p／ｉ_n＝Ｉ_p／（２ｅＩ_pｇ／Ｔ_int）^0.5＝（Ｃ_intＶ₀／２ｅｇ）^0.5
（２）積分時間を一定とする場合
Ｓ／Ｎ＝Ｉ_p／ｉ_n＝ηｇ／（２ｅηｇ²／Ｔ_int）^0.5＝（ηＴ_int／２ｅ）^0.5

光電流の信号強度自体に着目すると、伝導ゲインｇが大きいことは信号増大に寄与する。しかしながら、電荷積分して使用する際にＳ／Ｎ比を低く抑えるためには、伝導ゲインｇを小さくするか、又は吸収内部効率ηを大きくすることが必要とされる。

上述のように、従来のミニバンド型量子井戸型光検知器では、伝導ゲインｇが大きく、吸収内部効率ηが小さいため、Ｓ／Ｎ比が低く、赤外線センサに応用した場合には十分な温度分解能が得られない。

特表平６−５０２７４３号公報 特開平１０−３４１０２８号公報

本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比をより向上させることができる量子井戸型光検出器及びその製造方法を提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明に想到した。

本発明に係る量子井戸型光検出器は、量子井戸層と、前記量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層と、を有し、前記量子井戸層内のサブバンド間遷移を利用して光吸収を行い、光電流信号を発生させる。そして、前記量子井戸層の基底準位を基準にしたとき、前記第１の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置と前記第２の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置とが相違している。

本発明によれば、量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層間でミニバンドのエネルギー位置が相違しているため、電子が量子井戸層を通過しにくくなり、電子を高い効率で量子井戸に捕獲することができる。このため、内部効率及びＳ／Ｎ比を向上させることができる。そして、赤外線センサに応用した場合には、高い温度分解能を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る量子井戸型光検知器（赤外線センサ）の構造を示す断面図である。

本実施形態においては、例えばＧａＡｓからなる基板１上に、例えばｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２が形成されている。例えば、コンタクト層２の厚さは１μｍであり、ｎ型不純物の濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3である。そして、コンタクト層２上に、超格子バリア層１１、量子井戸層１２、超格子バリア層１３及び量子井戸層１４が、この順で、例えば１０組積層されている。そして、最上層の量子井戸層１４の上に、超格子バリア層１１が形成されている。つまり、例えば、超格子バリア層１１が１１層、量子井戸層１２、超格子バリア層１３及び量子井戸層１４が夫々１０層設けられている。また、最上層の超格子バリア層１１上に、コンタクト層６が光結合器層として形成されている。コンタクト層６は、超格子バリア層１１上に形成されたｎ型ＧａＡｓ層３、その上のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層４及びその上のｎ型ＧａＡｓ層５から構成されている。例えば、ｎ型ＧａＡｓ層３及び５の厚さは０．５μｍであり、ｎ型不純物の濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3である。また、例えば、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層４の厚さは５０Å（５ｎｍ）であり、ｎ型不純物の濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3である。

また、図２Ａに示すように、超格子バリア層１１は、真性Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層２１と真性ＧａＡｓ層２２とが交互に積層されて構成されている。例えば、真性Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層２１の厚さは４０Å（４ｎｍ）であり、真性ＧａＡｓ層２２の厚さは２０Å（２ｎｍ）であり、いずれも、１つの超格子バリア層１１内に１０層程度設けられている。

また、図２Ｂに示すように、超格子バリア層１３は、真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層３１と真性ＧａＡｓ層３２とが交互に積層されて構成されている。例えば、真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層３１の厚さは３５Å（３．５ｎｍ）であり、真性ＧａＡｓ層３２の厚さは３０Å（３ｎｍ）であり、いずれも、１つの超格子バリア層１３内に１０層程度設けられている。

また、例えば、量子井戸層１２はｎ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓからなり、その厚さは７０Å（７ｎｍ）であり、ｎ型不純物の濃度は３×１０¹⁷ｃｍ^-3である。また、例えば、量子井戸層１４はｎ型ＧａＡｓからなり、その厚さは７０Å（７ｎｍ）であり、ｎ型不純物の濃度は３×１０¹⁷ｃｍ^-3である。

そして、コンタクト層２上に電極８が形成され、コンタクト層６上に電極９が形成され、電極８及び電極９間に直流電圧が印加される。

このように構成された実施形態におけるバンドダイアグラムは、図３に示すもののようになる。つまり、量子井戸層１２及び１４のいずれにおいても、それを挟む超格子バリア層１１及び１３の間で、それらの中に形成されるミニバンド４１及び４２のエネルギー位置が相違する。このため、赤外線１０の入射に伴って、超格子バリア層１１中のミニバンド４１から量子井戸層１２に流入してきた電子４０は、エネルギー障壁により超格子バリア層１３中のミニバンド４２へとそのまま流れることが困難である（矢印５３）。同様に、ミニバンド４２から量子井戸層１４に流入してきた電子４０も、エネルギー障壁によりミニバンド４１へとそのまま流れることが困難である。このように、一方のミニバンドから量子井戸層へ流入してきた電子は、他方の超格子バリア層側ではエネルギー障壁にせき止められることになり、量子井戸層を通過して流出側のミニバンドへと直接出て行くことが少なくなる。そして、エネルギー障壁によりせき止められた電子４０は量子井戸層内へと捕獲されることになる（矢印５１）。このため、本実施形態によれば、ミニバンドを利用しつつも、伝導ゲインを小さくしながら、吸収内部効率を向上させることができる。従って、高いＳ／Ｎ比及び感度を得ることができる。

また、本実施形態では、量子井戸層１２及び１４の組成が適切に規定されているため、図３に示すように、流出側にあたる超格子バリア層のミニバンド準位位置と量子井戸層の量子準位（励起準位）とがほぼ一致している。このため、光励起エネルギー（応答波長）及び脱出時の確率の低下を回避することができる。つまり、量子井戸層１２又は１４内で光励起した電子４０がミニバンド１３又は１１と共鳴して脱出しやすくなっている（矢印５２及び５４）。例えば、量子井戸層１４については、流出側の超格子バリア層１１のミニバンド位置が流入側の超格子バリア層１３のものよりも高いため、量子井戸層１４の組成を適切に規定することにより、この箇所の量子井戸層−伝導帯底のエネルギーを上昇してある（矢印５４）。

このように、相異なる構成の超格子バリア層１１及び１３の繰返しに応じて、相異なる量子井戸層１２及び１４が交互に繰返されているため、ある波長の感度（光電流の信号絶対強度）は同程度としながら、伝導ゲインを小さく、かつ吸収内部効率を高くすることが可能である。

次に、上述のような量子井戸型光検知器を製造する方法について説明する。図４Ａ乃至図４Ｈは、本発明の実施形態に係る量子井戸型光検知装置を製造する方法を工程順に示す断面図である。ここでは、量子井戸型光検知装置として、波長が１０μｍの赤外線に光応答する複数の光検知素子がアレイ状に並んだ撮像装置を製造する方法について説明する。

先ず、図４Ａに示すように、基板１上にコンタクト層２を形成する。次に、コンタクト層２上に、超格子バリア層１１、量子井戸層１２、超格子バリア層１３及び量子井戸層１４をこの順に繰り返して形成することにより、これらの層からなる光吸収部７を形成する。次いで、光吸収部７上に、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層４及びｎ型ＧａＡｓ層５からなるコンタクト層６を形成する。これらの各半導体層は、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法又は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法により形成することができる。

その後、図４Ｂに示すように、形成しようとする光検知素子毎に、コンタクト層６に回折格子６１を形成する。回折格子６１は、例えば、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層４をエッチングストッパとして用いながらｎ型ＧａＡｓ層５を選択的にエッチングすることにより形成することができる。

続いて、図４Ｃに示すように、コンタクト層６及び光吸収部７を選択的にウェットエッチングすることにより、コンタクト層２の一部を露出させる。

次に、図４Ｄに示すように、表面全体に、例えばＳｉＯＮからなる保護膜６２を形成し、この保護膜６２に、形成しようとする光検知素子毎にコンタクト層６まで到達する第１の開口部を形成する。また、コンタクト層２まで到達する第２の開口部も保護膜６２に形成する。これらの開口部は、例えばドライエッチングにより形成することができる。次いで、各開口部内にオーミック電極６３を形成する。オーミック電極６３の形成に当たっては、例えば、コンタクト層２及び６上にＡｕＧｅ膜を形成した後、その上にＡｕ膜を形成する。ＡｕＧｅ膜及びＡｕ膜は、例えばリフトオフ法により形成することができる。

その後、図４Ｅに示すように、保護膜６２に、形成しようとする光検知素子毎にコンタクト層６まで到達する第３の開口部を第１の開口部よりも大きく形成する。また、コンタクト層２まで到達する第４の開口部も保護膜６２に第２の開口部よりも大きく形成する。これらの開口部は、例えばドライエッチングにより形成することができる。続いて、各開口部内にミラー電極６４を形成する。ミラー電極６４の形成に当たっては、例えば、コンタクト層２及び６並びにオーミック電極６３上にＴｉＷ膜を形成した後、その上にＡｕ膜を形成する。ＴｉＷ膜及びＡｕ膜は、例えばリフトオフ法により形成することができる。

次に、図４Ｆに示すように、形成しようとする光検知素子を互いに分離する分離溝６５を形成する。分離溝６５は、光吸収部７の底面よりも深くするが、コンタクト層２の底面よりも浅くする。分離溝６５は、例えば保護膜６２に対するドライエッチング及び半導体層に対するドライエッチングにより形成することができる。

次いで、図４Ｇに示すように、表面全体に、例えばＳｉＯＮからなる保護膜６６を形成し、この保護膜６６に、形成しようとする光検知素子毎にミラー電極６４まで到達する第５の開口部を形成する。また、コンタクト層２上のミラー電極６４まで到達する第６の開口部も保護膜６６に形成する。その後、各開口部内に下地電極６７を形成する。下地電極６７の形成に当たっては、例えば、ミラー電極６４上にＴｉ膜を形成した後、その上にＰｔ膜を形成する。Ｔｉ膜及びＰｔ膜は、例えばリフトオフ法により形成することができる。

続いて、図４Ｈに示すように、下地電極６７上に、例えばＩｎからなるバンプ電極６８を形成する。バンプ電極は、例えばリフトオフ法により形成することができる。

このようにして形成された量子井戸型光検知装置では、コンタクト層６上の電極は光検知素子毎のものとして使用され、コンタクト層２上の電極は各光検知素子に共通のものとして使用される。このとき、例えば、各電極には、ＣＭＯＳ回路を含む読み出し回路（積分容量含む）が接続される。

そして、各光検知素子にバイアスを印加して電流を流したときにミニバンドから流入した電子の量子井戸層への再捕獲の割合が従来のものよりも高くなり、その際の伝導ゲインが０．１程度となる。この伝導ゲインの値は、従来の量子井戸型光検知器における値（０．３程度）よりも小さい。なお、従来の量子井戸型光検知器では、電子の１５％程度が再捕獲され、８５％程度が量子井戸層を通過していたのに対し、本実施形態では、捕獲率が６０％程度となる。

赤外線センサでは、対象物体の温度に応じて放射される赤外線の量の変化に対応して光電流が流れ、この光電流が検出されるので、光検知器のＳ／Ｎ比が向上するほど高い温度分解能（ＮＥＴＤ：Noise Equivalent Temperature Difference）が得られる。

実際に本願発明者等が温度分解能を測定したところ、図９に示す結果が得られた。なお、この測定では、読み出し回路の積分容量を０．５ｐＦとし、電荷積分して得られる出力から温度分解能を求めた。図９に示すように、積分時間を可変として使用した場合には、即ち光検知器から発生する光電流に応じて積分時間を調整した場合には、０．０２Ｋ〜０．０３Ｋの温度分解能が得られた。従来の光検知器の温度分解能は０．０４Ｋであるため、本実施形態により、温度分解能が著しく向上したといえる。つまり、著しくＳ／Ｎ比が向上したといえる。

前述のように、量子井戸型光検知器での光電流量自体は伝導ゲインと吸収内部効率との積に影響を受け、伝導ゲインが１／３になると、吸収内部効率が増大する。従来技術での吸収内部効率は４％程度であるため、本実施形態によれば、１２％程度まで吸収内部効率を向上させることが可能であると考えられる。

なお、積分時間を固定する場合には、積分時間を固定した場合よりも温度分解能が低くなるが、図９に示すように、改善の割合が０．２程度以上あれば、従来のものよりも高い温度分解能及び良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能である。

なお、上記の実施形態では、超格子バリア層１１及び１３をＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との積層体としているが、これらの材料に限定されるものではない。例えば、超格子バリア層として、互いにＡｌ含有量が異なるＡｌＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との積層体を用いてもよく、ＡｌＧａＡｓ層とＩｎＧａＡｓ層と積層体を用いてもよい。また、ＩｎＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層との積層体、ＩｎＧａＡｌＰ層とＧａＡｓ層との積層体、及びＩｎＡｌＰ層とＩｎＧａＰ層との積層体等を用いてもよい。

また、量子井戸層についても、量子井戸層１２及び１４をＧａＡｓ層又はＩｎＧａＡｓ層としているが、これらの材料に限定されるものではない。例えば、量子井戸層として、ＡｌＧａＡｓ層等を用いてもよい。

また、ＧａＡｓ基板の代わりにＩｎＰ基板を用い、超格子バリア層として、ＩｎＡｌＡｓ層とＩｎＧａＡｓ層との積層体又はＩｎＰ層とＩｎＧａＡｌＡｓ層との積層体を用い、量子井戸層として、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｌＡｓ層又はＩｎＧａＡｓＰ層を用いてもよい。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
量子井戸層と、
前記量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層と、
を有し、前記量子井戸層内のサブバンド間遷移を利用して光吸収を行い、光電流信号を発生させる量子井戸型光検知器において、
前記量子井戸層の基底準位を基準にしたとき、前記第１の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置と前記第２の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置とが相違していることを特徴とする量子井戸型光検知器。

（付記２）
前記第１の超格子バリア層は、
第１の半導体層と、
前記第１の半導体層よりも禁制帯幅が小さい第２の半導体層と、
を積層して構成されており、
前記第２の超格子バリア層は、
第３の半導体層と、
前記第３の半導体層よりも禁制帯幅が小さい第４の半導体層と、
を積層して構成されており、
少なくとも、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間で、それらの材料の組成若しくは厚さが相違しているか、又は前記第３の半導体層と前記第４の半導体層との間で、それらの材料の組成若しくは厚さが相違していることを特徴とする付記１に記載の量子井戸型光検知器。

（付記３）
前記量子井戸層が複数設けられており、隣り合う量子井戸層間で、量子井戸の基底準位が相違していることを特徴とする付記１又は２に記載の量子井戸型光検知器。

（付記４）
前記量子井戸層として、量子井戸の基底準位が相違する２種類のものが複数ずつ設けられ、
これらの２種類の量子井戸層間に前記第１及び第２の超格子バリア層のいずれかが交互に挟まれていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の量子井戸型光検知器。

（付記５）
前記量子井戸層及び前記超格子バリア層は、ＧａＡｓ系の材料、ＩｎＡｓ系の材料、ＡｌＡｓ系の材料、ＩｎＰ系の材料、ＧａＰ系の材料及びＡｌＰ系の材料からなる群から選択された１種から構成されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の量子井戸型光検知器。

（付記６）
前記量子井戸層及び前記超格子バリア層は、ＧａＡｓ系の材料、ＩｎＡｓ系の材料、ＡｌＡｓ系の材料、ＩｎＰ系の材料、ＧａＰ系の材料及びＡｌＰ系の材料からなる群から選択された２種以上の混晶から構成されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の量子井戸型光検知器。

（付記７）
量子井戸層と、前記量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層と、を有し、前記量子井戸層内のサブバンド間遷移を利用して光吸収を行い、光電流信号を発生させる量子井戸型光検知器を製造する方法において、
前記量子井戸層の基底準位を基準にしたとき、前記第１の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置と前記第２の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置とを相違させることを特徴とする量子井戸型光検知器の製造方法。

（付記８）
前記第１の超格子バリア層として、第１の半導体層と、前記第１の半導体層よりも禁制帯幅が小さい第２の半導体層と、を積層して構成されるものを形成し、
前記第２の超格子バリア層として、第３の半導体層と、前記第３の半導体層よりも禁制帯幅が小さい第４の半導体層と、を積層して構成されるものを形成し、
少なくとも、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間で、それらの材料の組成若しくは厚さを相違させるか、又は前記第３の半導体層と前記第４の半導体層との間で、それらの材料の組成若しくは厚さを相違させることを特徴とする付記７に記載の量子井戸型光検知器の製造方法。

（付記９）
前記量子井戸層を複数形成し、隣り合う量子井戸層間で、量子井戸の基底準位を相違させることを特徴とする付記７又は８に記載の量子井戸型光検知器の製造方法。

（付記１０）
前記量子井戸層として、量子井戸の基底準位が相違する２種類のものを複数ずつ形成し、
これらの２種類の量子井戸層間に前記第１及び第２の超格子バリア層のいずれかを交互に挟むことを特徴とする付記７乃至９のいずれか１項に記載の量子井戸型光検知器の製造方法。

本発明の実施形態に係る量子井戸型光検知器（赤外線センサ）の構造を示す断面図である。 超格子バリア層１１の構造を示す断面図である。 超格子バリア層１３の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態のエネルギー構造を示すバンドダイアグラムである。 本発明の実施形態に係る量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ａに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｂに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｃに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｄに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｅに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｆに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 図４Ｇに引き続き、量子井戸型光検知器を製造する方法を示す断面図である。 従来のミニバンド型量子井戸型光検知器の構造を示す断面図である。 超格子バリア層１１１の構造を示す断面図である。 従来の量子井戸型光検出器のエネルギー構造を示すバンドダイアグラムである。 量子井戸型光検知器の使用態様を示す図である。 温度分解能の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１１、１３：超格子バリア層
１２、１４：量子井戸層
２１、３１：真性ＡｌＧａＡｓ層
２２、３２：真性ＧａＡｓ層
４１、４２：ミニバンド

Claims (6)

1. 量子井戸層と、
   前記量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層と、
   を有し、前記量子井戸層内のサブバンド間遷移を利用して光吸収を行い、光電流信号を発生させる量子井戸型光検知器において、
   前記量子井戸層の基底準位を基準にしたとき、前記第１の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置と前記第２の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置とが相違していることを特徴とする量子井戸型光検知器。
2. 前記量子井戸層が複数設けられており、隣り合う量子井戸層間で、量子井戸の基底準位が相違していることを特徴とする請求項１に記載の量子井戸型光検知器。
3. 前記量子井戸層として、量子井戸の基底準位が相違する２種類のものが複数ずつ設けられ、
   これらの２種類の量子井戸層間に前記第１及び第２の超格子バリア層のいずれかが交互に挟まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の量子井戸型光検知器。
4. 量子井戸層と、前記量子井戸層を挟む第１及び第２の超格子バリア層と、を有し、前記量子井戸層内のサブバンド間遷移を利用して光吸収を行い、光電流信号を発生させる量子井戸型光検知器を製造する方法において、
   前記量子井戸層の基底準位を基準にしたとき、前記第１の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置と前記第２の超格子バリア層中に形成されるミニバンドのエネルギー位置とを相違させることを特徴とする量子井戸型光検知器の製造方法。
5. 前記量子井戸層を複数形成し、隣り合う量子井戸層間で、量子井戸の基底準位を相違させることを特徴とする請求項４に記載の量子井戸型光検知器の製造方法。
6. 前記量子井戸層として、量子井戸の基底準位が相違する２種類のものを複数ずつ形成し、
   これらの２種類の量子井戸層間に前記第１及び第２の超格子バリア層のいずれかを交互に挟むことを特徴とする請求項４又は５に記載の量子井戸型光検知器の製造方法。

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