JP2015155839A - Infrared detector and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared detector and a manufacturing method thereof capable of further reducing the size and achieving higher precision with an identical area of a first active layer and a second active layer.
SOLUTION: An infrared detector includes: a first electrode layer 31; a first active layer 32 disposed over the first electrode layer 31; an intermediate electrode layer 33 disposed over the first active layer 32; a second active layer 34 disposed over the intermediate electrode layer 33; and a second electrode layer 35 disposed over the second active layer 34. Each pixel of the infrared detector is separated from each other by: a first separation groove 41a formed with a depth from the upper side of the second electrode layer 35 to the first electrode layer 31 and extending in a first direction; a second separation groove 41b formed with a depth from the upper side of the second electrode layer 35 to an intermediate electrode layer 33 and extending in a second direction; and a third separation groove 41c formed with a depth from the lower side of the first electrode layer 31 to an intermediate electrode layer 33.
COPYRIGHT: (C)2015,JPO&INPIT

Description

本発明は、赤外線検出器及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an infrared detector and a method for manufacturing the same.

離れたところから物体の表面温度を測定したり、暗所で物体の動きを観察したりするのに使用される高性能な赤外線検出器として、量子井戸型赤外線検出器(Quantum Well Infrared Photo-detector:QWIP)が開発されている。量子井戸型赤外線検出器は、バンドギャップが相互に異なる2種類以上の半導体層を交互に積み重ねてなる活性層と、活性層を挟んで配置された一対の電極層とを有する。   Quantum Well Infrared Photo-detector is a high-performance infrared detector that can be used to measure the surface temperature of objects from a distance or to observe the movement of objects in the dark. : QWIP) has been developed. The quantum well infrared detector has an active layer in which two or more types of semiconductor layers having different band gaps are alternately stacked, and a pair of electrode layers arranged with the active layer interposed therebetween.

また、相互に異なる2つの波長の赤外線を同時に検出する赤外線検出器(以下、「2波長赤外線検出器」と呼ぶ)も開発されている。2波長赤外線検出器では、第1の電極層、第1の活性層、中間電極層、第2の活性層及び第2の電極層を下からこの順で積層した構造を有する。第1の活性層と第2の活性層とでは、それぞれ検出対象の赤外線の波長が異なる。   An infrared detector (hereinafter referred to as “two-wavelength infrared detector”) that simultaneously detects infrared rays having two different wavelengths has also been developed. The two-wavelength infrared detector has a structure in which a first electrode layer, a first active layer, an intermediate electrode layer, a second active layer, and a second electrode layer are stacked in this order from the bottom. The first active layer and the second active layer have different wavelengths of infrared rays to be detected.

特開2012−69801号公報JP 2012-69801 A 特開平9−107121号公報JP-A-9-107121

第1の活性層と第2の活性層との面積が同じであり、より一層の小型且つ高精細化に対応できる赤外線検出器及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an infrared detector that has the same area as the first active layer and the second active layer, and that can cope with further miniaturization and high definition, and a manufacturing method thereof.

開示の技術の一観点によれば、第1の電極層と、前記第1の電極層の上に配置された第1の活性層と、前記第1の活性層の上に配置された中間電極層と、前記中間電極層の上に配置された第2の活性層と、前記第2の活性層の上に配置された第2の電極層と、前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達する深さで形成され、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝と、前記第1の電極層の下側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第2の方向に延びる第3の分離溝とを有する赤外線検出器が提供される。   According to one aspect of the disclosed technology, a first electrode layer, a first active layer disposed on the first electrode layer, and an intermediate electrode disposed on the first active layer A second active layer disposed on the intermediate electrode layer, a second electrode layer disposed on the second active layer, and the second electrode layer from above the second electrode layer. A first separation groove formed at a depth reaching one electrode layer and extending in a first direction when viewed from above; and a depth reaching the intermediate electrode layer from above the second electrode layer A second separation groove extending in a second direction intersecting the first direction and a depth reaching the intermediate electrode layer from a lower side of the first electrode layer, An infrared detector is provided having a third separation groove extending in two directions.

開示の技術の他の一観点によれば、第1の基板の上に、第1の電極層、第1の活性層、中間電極層、第2の活性層及び第2の電極層を順次形成する工程と、前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達し、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達し、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝とを形成する工程と、前記第1の基板を除去して前記第1の電極層を露出させる工程と、前記第1の電極層の表面から前記中間電極層に到達し、前記第2の方向に延びる第3の分離溝を形成する工程とを有する赤外線検出器の製造方法が提供される。   According to another aspect of the disclosed technology, a first electrode layer, a first active layer, an intermediate electrode layer, a second active layer, and a second electrode layer are sequentially formed on a first substrate. A first separating groove that reaches the first electrode layer from above the second electrode layer and extends in the first direction when viewed from above, and an upper side of the second electrode layer. Forming a second separation groove extending in a second direction that reaches the intermediate electrode layer and intersects the first direction; and removing the first substrate to form the first electrode layer A method of manufacturing an infrared detector, comprising: exposing a surface of the first electrode layer; and forming a third separation groove extending from the surface of the first electrode layer to the intermediate electrode layer and extending in the second direction. Is done.

上記一観点に係る赤外線検出器は、第1の活性層と第2の活性層との面積が同じであり、より一層の小型且つ高精細化に対応できる。また、上記一観点に係る赤外線検出器の製造方法によれば、第1の活性層と第2の活性層との面積が同じであり、より一層の小型且つ高精細化に対応できる赤外線検出器を製造できる。   In the infrared detector according to the above aspect, the areas of the first active layer and the second active layer are the same, so that it is possible to cope with further miniaturization and high definition. In addition, according to the method for manufacturing an infrared detector according to the above aspect, the first active layer and the second active layer have the same area, and can be further reduced in size and increased in definition. Can be manufactured.

図1は、量子井戸型の2波長赤外線検出器の一例を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a quantum well type two-wavelength infrared detector. 図2は、量子井戸型の2波長赤外線検出器の他の例を示す模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a quantum well type two-wavelength infrared detector. 図3(a)は実施形態に係る赤外線検出器の一例を示す上面図であり、図3(b)は同じくその下面図である。FIG. 3A is a top view illustrating an example of an infrared detector according to the embodiment, and FIG. 3B is a bottom view of the same. 図4(a)は図3(a)のI−I線による断面図であり、図4(b)は図3(a)のII−II線による断面図である、4A is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3A, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 図5は、実施形態に係る赤外線検出器の駆動方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method of driving the infrared detector according to the embodiment. 図6は、2行2列目の画素の遠赤外線検出部から信号を取り出すときの各スイッチの状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the state of each switch when a signal is extracted from the far-infrared detector of the pixel in the second row and the second column. 図7は、2行2列目の画素の中赤外線検出部から信号を取り出すときの各スイッチの状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the state of each switch when a signal is extracted from the mid-infrared detector of the pixel in the second row and second column. 図8は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その1)である。Drawing 8 is a figure (the 1) showing a manufacturing method of an infrared detector concerning an embodiment. 図9は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その2)である。FIG. 9 is a diagram (part 2) illustrating the method of manufacturing the infrared detector according to the embodiment. 図10は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その3)である。Drawing 10 is a figure (the 3) showing a manufacturing method of an infrared detector concerning an embodiment. 図11は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その4)である。Drawing 11 is a figure (the 4) showing a manufacturing method of an infrared detector concerning an embodiment. 図12は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その5)である。Drawing 12 is a figure (the 5) showing a manufacturing method of an infrared detector concerning an embodiment. 図13は、実施形態に係る赤外線検出器の製造方法を示す図(その6)である。FIG. 13 is a view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the infrared detector according to the embodiment.

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。   Hereinafter, before describing the embodiment, a preliminary matter for facilitating understanding of the embodiment will be described.

図1は、量子井戸型の2波長赤外線検出器の一例を示す模式断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a quantum well type two-wavelength infrared detector.

この図1に示す赤外線検出器10は、ノンドープのGaAs基板11の上に下部電極層12、下部活性層13、中間電極層14、上部活性層15及び上部電極層16を下からこの順で積層した構造を有する。光(赤外線)は、GaAs基板11側から赤外線検出器10内に入射する。   In the infrared detector 10 shown in FIG. 1, a lower electrode layer 12, a lower active layer 13, an intermediate electrode layer 14, an upper active layer 15 and an upper electrode layer 16 are stacked in this order from below on a non-doped GaAs substrate 11. Has the structure. Light (infrared rays) enters the infrared detector 10 from the GaAs substrate 11 side.

下部電極層12、中間電極層14及び上部電極層16は、いずれもn型GaAsにより形成されている。また、下部活性層13及び上部活性層16は、いずれもバンドギャップが相互に異なる2種類以上の半導体層を交互に積み重ねた構造を有する。   The lower electrode layer 12, the intermediate electrode layer 14, and the upper electrode layer 16 are all formed of n-type GaAs. Each of the lower active layer 13 and the upper active layer 16 has a structure in which two or more types of semiconductor layers having different band gaps are alternately stacked.

上部電極層16の上にはグレーティングカプラ17及び金属膜18が形成されている。量子井戸型赤外線検出器では、活性層13,15に垂直に入射した赤外線を検知することができない。そのため、グレーティングカプラ17及び金属膜18により活性層13,15に垂直に入射した赤外線を斜め方向に散乱させて、活性層13,15に平行な成分を増加させている。   A grating coupler 17 and a metal film 18 are formed on the upper electrode layer 16. The quantum well infrared detector cannot detect infrared rays incident on the active layers 13 and 15 perpendicularly. Therefore, the infrared rays incident perpendicularly to the active layers 13 and 15 are scattered obliquely by the grating coupler 17 and the metal film 18 to increase the components parallel to the active layers 13 and 15.

図1では赤外線検出器の1画素分を示しているが、実際の赤外線検出器では、多数の画素が2次元方向に配列しており、各画素は溝により分割されている。各画素の上面及び側面は絶縁膜19に覆われており、絶縁膜19の上には信号処理回路(Readout Integrated Circuit:ROIC)と接続するためのバンプ電極が配置されている。   Although FIG. 1 shows one pixel of the infrared detector, in an actual infrared detector, a large number of pixels are arranged in a two-dimensional direction, and each pixel is divided by a groove. The top and side surfaces of each pixel are covered with an insulating film 19, and bump electrodes for connecting to a signal processing circuit (Readout Integrated Circuit: ROIC) are arranged on the insulating film 19.

図1に示す2波長赤外線検出器10では、1画素毎に3個のバンプ電極21a,21b,21cが設けられている。バンプ電極21aは引出電極22a及び絶縁膜19に設けられた開口部を介して下部電極層12に電気的に接続されており、バンプ電極21bは引出電極22b及び絶縁膜19に設けられた開口部を介して中間電極層14に電気的に接続されている。また、バンプ電極21cは、絶縁膜19に形成された開口部を介して金属膜18及び上部電極層16に電気的に接続されている。   In the two-wavelength infrared detector 10 shown in FIG. 1, three bump electrodes 21a, 21b, and 21c are provided for each pixel. The bump electrode 21 a is electrically connected to the lower electrode layer 12 through an opening provided in the extraction electrode 22 a and the insulating film 19, and the bump electrode 21 b is an opening provided in the extraction electrode 22 b and the insulating film 19. Is electrically connected to the intermediate electrode layer 14. Further, the bump electrode 21 c is electrically connected to the metal film 18 and the upper electrode layer 16 through an opening formed in the insulating film 19.

近年、各種電気機器の小型化及び高性能化が促進されており、それに伴って小型且つ高精細な赤外線検出器が要望されている。しかし、図1に例示した赤外線検出器10では、画素毎に3個のバンプ電極21a,21b,21cが必要であり、小型化しつつ高精細化することは困難である。   In recent years, miniaturization and high performance of various electric devices have been promoted, and accordingly, a small and high-definition infrared detector is demanded. However, the infrared detector 10 illustrated in FIG. 1 requires three bump electrodes 21a, 21b, and 21c for each pixel, and it is difficult to achieve high definition while reducing the size.

図2は、量子井戸型の2波長赤外線検出器の他の例を示す模式断面図である。図2において、図1と同一物には同一符号を付している。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a quantum well type two-wavelength infrared detector. In FIG. 2, the same components as those in FIG.

この量子井戸型赤外線検出器20では、下部電極層12が各画素共通となっている。また、各画素の上部電極層16も、配線22cにより相互に電気的に接続されている。これにより、図1のバンプ電極21a,21cを不要としており、図1の量子井戸型赤外線検出器10に比べて小型且つ高精細化を可能としている。   In this quantum well infrared detector 20, the lower electrode layer 12 is common to each pixel. Further, the upper electrode layer 16 of each pixel is also electrically connected to each other by the wiring 22c. This eliminates the need for the bump electrodes 21a and 21c in FIG. 1, and enables a smaller size and higher definition than the quantum well infrared detector 10 in FIG.

しかしながら、図1,図2の2波長赤外線検出器10,20では、いずれも中間電極層14とバンプ電極21bとを電気的に接続する引出電極22bを形成する必要上、上部活性層15の一部を切り欠いている。そのため、上部活性層15の面積(上から見たときの面積:以下同じ)は下部活性層13の面積よりも小さく、下部活性層13に比べて上部活性層15の感度が低くなっている。また、切り欠きのために、上部活性層15の面内感度分布も悪くなる。   However, in the two-wavelength infrared detectors 10 and 20 of FIGS. 1 and 2, it is necessary to form an extraction electrode 22b that electrically connects the intermediate electrode layer 14 and the bump electrode 21b. The part is notched. Therefore, the area of the upper active layer 15 (the area when viewed from above: the same applies hereinafter) is smaller than the area of the lower active layer 13, and the sensitivity of the upper active layer 15 is lower than that of the lower active layer 13. In addition, the in-plane sensitivity distribution of the upper active layer 15 also deteriorates due to the notches.

画素のサイズが大きいときには、下部活性層13と上部活性層15との面積の差は大きな問題とはならない。しかし、画素のサイズが小さくなると、下部活性層13では感度が十分であるものの、上部活性層15では感度が不足してしまうということがある。   When the pixel size is large, the difference in area between the lower active layer 13 and the upper active layer 15 is not a big problem. However, when the pixel size is reduced, the lower active layer 13 may have sufficient sensitivity, but the upper active layer 15 may have insufficient sensitivity.

以下の実施形態では、下部活性層と上部活性層との面積が同じであり、より一層の小型且つ高精細化に対応できる赤外線検出器及びその製造方法について説明する。   In the following embodiments, an infrared detector that has the same area as the lower active layer and the upper active layer, and can cope with further miniaturization and higher definition, and a manufacturing method thereof will be described.

(実施形態)
図3(a)は実施形態に係る赤外線検出器の一例を示す上面図であり、図3(b)は同じくその下面図である。また、図4(a)は図3(a)のI−I線による断面図であり、図4(b)は図3(a)のII−II線による断面図である、なお、本実施形態では、量子井戸型の2波長赤外線検出器に適用した例を示している。
(Embodiment)
FIG. 3A is a top view illustrating an example of an infrared detector according to the embodiment, and FIG. 3B is a bottom view of the same. 4 (a) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3 (a), and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 3 (a). In the embodiment, an example applied to a quantum well type two-wavelength infrared detector is shown.

図4(a),(b)に示すように、本実施形態に係る赤外線検出器30は、下部電極層31と、下部活性層32と、中間電極層33と、上部活性層34と、上部電極層35とを、下からこの順で積層した構造を有する。光(赤外線)は、下部電極層31側から赤外線検出器30内に入射する。下部電極層31及び上部電極層35はそれぞれ第1の電極層及び第2の電極層の一例であり、下部活性層32及び上部活性層34はそれぞれ第1の活性層及び第2の活性層の一例である。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the infrared detector 30 according to this embodiment includes a lower electrode layer 31, a lower active layer 32, an intermediate electrode layer 33, an upper active layer 34, and an upper portion. The electrode layer 35 is stacked in this order from the bottom. Light (infrared rays) enters the infrared detector 30 from the lower electrode layer 31 side. The lower electrode layer 31 and the upper electrode layer 35 are examples of the first electrode layer and the second electrode layer, respectively, and the lower active layer 32 and the upper active layer 34 are respectively the first active layer and the second active layer. It is an example.

下部電極層31、中間電極層33及び上部電極層35は、いずれもn型GaAsにより形成されている。また、下部活性層32及び上部活性層34は、いずれもバンドギャップが相互に異なる2種類以上の半導体層を交互に積み重ねてなる量子井戸構造を有する。   The lower electrode layer 31, the intermediate electrode layer 33, and the upper electrode layer 35 are all made of n-type GaAs. Each of the lower active layer 32 and the upper active layer 34 has a quantum well structure in which two or more types of semiconductor layers having different band gaps are alternately stacked.

図3(a),(b)に示すように、各画素40は、X方向に延びる分離溝41aと、Y方向に伸びる分離溝41b,41cとにより分割されている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, each pixel 40 is divided by a separation groove 41a extending in the X direction and separation grooves 41b and 41c extending in the Y direction.

分離溝41aは上部電極層35の上側から下部電極層31の上側の面に到達するように形成されており、分離溝41bは上部電極層35の上側から中間電極層33の上側の面に到達するように形成されている。また、分離溝41cは下部電極層31の下側から中間電極層33の下側の面に到達するように形成されている。   The separation groove 41 a is formed so as to reach the upper surface of the lower electrode layer 31 from the upper side of the upper electrode layer 35, and the separation groove 41 b reaches the upper surface of the intermediate electrode layer 33 from the upper side of the upper electrode layer 35. It is formed to do. The separation groove 41 c is formed so as to reach the lower surface of the intermediate electrode layer 33 from the lower side of the lower electrode layer 31.

下部電極層31はY方向に延びる帯状に形成されており、X方向に一定のピッチで配列している。各下部電極層31は、Y方向に並んだ複数の画素40に共通の電極となっている。下部電極層31間は、分離溝41cにより分離されている。   The lower electrode layers 31 are formed in a strip shape extending in the Y direction, and are arranged at a constant pitch in the X direction. Each lower electrode layer 31 is an electrode common to a plurality of pixels 40 arranged in the Y direction. The lower electrode layers 31 are separated by a separation groove 41c.

下部活性層32は、前述したように下部電極層31の上に配置されている。この下部活性層32は、分離溝41aと分離溝41cとにより画素40毎に分割されている。   The lower active layer 32 is disposed on the lower electrode layer 31 as described above. The lower active layer 32 is divided for each pixel 40 by a separation groove 41a and a separation groove 41c.

中間電極層33は、下部活性層32の上に配置されている。この中間電極層33は、X方向に延びる帯状に形成されており、Y方向に一定のピッチで配列している。各中間電極層33は、X方向に並んだ複数の画素40に共通の電極となっている。中間電極層33間は、分離溝41aにより分離されている。   The intermediate electrode layer 33 is disposed on the lower active layer 32. The intermediate electrode layer 33 is formed in a strip shape extending in the X direction, and is arranged at a constant pitch in the Y direction. Each intermediate electrode layer 33 is an electrode common to a plurality of pixels 40 arranged in the X direction. The intermediate electrode layer 33 is separated by a separation groove 41a.

上部活性層34は、中間電極層33の上に配置されている。この上部活性層34も、分離溝41aと分離溝41bとにより画素40毎に分割されている。   The upper active layer 34 is disposed on the intermediate electrode layer 33. The upper active layer 34 is also divided for each pixel 40 by the separation groove 41a and the separation groove 41b.

上部電極層35は、上部活性層34の上に配置されている。この上部電極層35も、上部活性層34と同様に、分離溝41a,41bにより画素40毎に分割されている。   The upper electrode layer 35 is disposed on the upper active layer 34. Similarly to the upper active layer 34, the upper electrode layer 35 is also divided for each pixel 40 by separation grooves 41a and 41b.

上部電極層35の上にはグレーティングカプラ36及び金属膜37が形成されている。そして、金属膜37の上側、並びに分離溝41a,41bの側壁面及び底面は、絶縁膜38により覆われている。   A grating coupler 36 and a metal film 37 are formed on the upper electrode layer 35. The upper side of the metal film 37 and the side and bottom surfaces of the separation grooves 41 a and 41 b are covered with an insulating film 38.

絶縁膜38の上には、バンプ電極39が配置されている。このバンプ電極39は、絶縁膜38に形成された開口部を介して金属膜37及び上部電極層35に電気的に接続されている。   A bump electrode 39 is disposed on the insulating film 38. The bump electrode 39 is electrically connected to the metal film 37 and the upper electrode layer 35 through an opening formed in the insulating film 38.

以下、本実施形態に係る赤外線検出器30の駆動方法について、図5を参照して説明する。なお、図5において、破線よりも外側は信号処理回路(ROIC)を示している。   Hereinafter, a driving method of the infrared detector 30 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the signal processing circuit (ROIC) is shown outside the broken line.

本実施形態に係る赤外線検出器30では、各画素40に、波長が2.5μm〜5μm程度の中赤外線を検出する中赤外線検出部と、波長が8μm〜12μm程度の遠赤外線を検出する遠赤外線検出部とを有する。中赤外線検出部は、下部活性層32と中間電極層33及び下部電極層31とにより構成される。また、遠赤外線検出部は、上部活性層34と中間電極層33及び上部電極層35とにより構成される。   In the infrared detector 30 according to the present embodiment, each pixel 40 has a mid-infrared detector that detects mid-infrared light having a wavelength of about 2.5 μm to 5 μm and a far-infrared light that detects far infrared light having a wavelength of about 8 μm to 12 μm. And a detection unit. The mid-infrared detector is composed of the lower active layer 32, the intermediate electrode layer 33, and the lower electrode layer 31. The far-infrared detector is composed of the upper active layer 34, the intermediate electrode layer 33, and the upper electrode layer 35.

図5では、中赤外線検出部をMWxy(x,yは画素の位置(行、列)を示す数字)で表わし、遠赤外線検出部をLWxyで表わしている。また、2行2列目の画素40のみ、中赤外線検出部MW22と遠赤外線検出部LW22とを一点鎖線で囲んでいる。   In FIG. 5, the mid-infrared detector is represented by MWxy (x and y are numbers indicating pixel positions (rows, columns)), and the far-infrared detector is represented by LWxy. Further, only the pixel 40 in the second row and the second column surrounds the mid-infrared detector MW22 and the far-infrared detector LW22 with a one-dot chain line.

図5に示すように、y番目の列の各画素40の下部電極層31は、信号処理回路のスイッチSWByに接続される。また、x番目の行の各画素40の中間電極層33は、信号処理回路のスイッチSWMxに接続される。更に、xyの位置の画素40の上部電極層35は、信号処理回路のスイッチSWxyに接続される。   As shown in FIG. 5, the lower electrode layer 31 of each pixel 40 in the yth column is connected to a switch SWBy of the signal processing circuit. In addition, the intermediate electrode layer 33 of each pixel 40 in the xth row is connected to the switch SWMx of the signal processing circuit. Further, the upper electrode layer 35 of the pixel 40 at the xy position is connected to the switch SWxy of the signal processing circuit.

スイッチSWByは端子Byに接続されている。信号処理回路は、中赤外線検出部MWxyから信号を取り出すときに、スイッチSWByを介してy番目の列の画素40の下部電極層31にバイアス電圧を供給する。   The switch SWBy is connected to the terminal By. The signal processing circuit supplies a bias voltage to the lower electrode layer 31 of the pixel 40 in the y-th column via the switch SWBy when taking out a signal from the mid-infrared detector MWxy.

スイッチSWxyは、信号処理回路の端子Txyに接続されている。信号処理回路は、遠赤外線検出部LWxyから信号を取り出すときに、スイッチTxyを介してxyの位置の画素40の上部電極層35にバイアス電圧を供給する。   The switch SWxy is connected to the terminal Txy of the signal processing circuit. The signal processing circuit supplies a bias voltage to the upper electrode layer 35 of the pixel 40 at the xy position via the switch Txy when taking out a signal from the far-infrared detector LWxy.

スイッチSWMxは端子Mxに接続されている。中赤外線検出部MWxy又は遠赤外線検出部LWxyから信号を取り出すときには、この端子Mxから信号処理回路の信号処理部内に信号が取り込まれる。   The switch SWMx is connected to the terminal Mx. When a signal is taken out from the mid-infrared detector MWxy or the far-infrared detector LWxy, a signal is taken from the terminal Mx into the signal processor of the signal processing circuit.

なお、図5に示す例において、端子Mxと接地との間のCxは、信号を蓄積するための蓄積容量である。信号処理回路は、蓄積容量Cxの電圧を読み取って信号処理(画像化処理)を行う。   In the example shown in FIG. 5, Cx between the terminal Mx and the ground is a storage capacitor for storing a signal. The signal processing circuit reads the voltage of the storage capacitor Cx and performs signal processing (imaging processing).

図6は、2行2列目の画素40の遠赤外線検出部LW22から信号を取り出すときの各スイッチの状態を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the state of each switch when a signal is extracted from the far-infrared detector LW22 of the pixel 40 in the second row and second column.

この図6に示すように、遠赤外線検出部LW22から信号を取り出すときには、スイッチSW22をオンとし、他のスイッチSWxyをオフとする。また、SWM2をオンとし、他のスイッチSWMxをオフとする。更に、スイッチSWByを全てオフとする。更にまた、端子T22からスイッチSW22を介して、2行2列目の画素40の上部電極層35にバイアス電圧を供給する。   As shown in FIG. 6, when a signal is extracted from the far-infrared detector LW22, the switch SW22 is turned on and the other switches SWxy are turned off. Also, SWM2 is turned on and the other switches SWMx are turned off. Further, all the switches SWBy are turned off. Furthermore, a bias voltage is supplied from the terminal T22 to the upper electrode layer 35 of the pixel 40 in the second row and second column via the switch SW22.

これにより、遠赤外線検出部LW22から端子M2に、遠赤外線検出部LW22で検出した遠赤外線の強度に応じた信号が出力される。   Accordingly, a signal corresponding to the intensity of the far infrared ray detected by the far infrared ray detection unit LW22 is output from the far infrared ray detection unit LW22 to the terminal M2.

図7は、2行2列目の画素40の中赤外線検出部MW22から信号を取り出すときの各スイッチの状態を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the state of each switch when a signal is extracted from the mid-infrared detector MW22 of the pixel 40 in the second row and second column.

この図7に示すように、中赤外線検出部MW2から信号を取り出すときには、スイッチSWxyを全てオフにする。また、スイッチSWM2をオンにし、他のスイッチSWMxをオフにする。更に、スイッチSWB2をオンとし、他のスイッチSWByはオフとする。更にまた、端子B2からスイッチSWB2を介して、2列目の画素40の下部電極層31にバイアス電圧を供給する。   As shown in FIG. 7, when a signal is extracted from the mid-infrared detector MW2, all the switches SWxy are turned off. Further, the switch SWM2 is turned on and the other switches SWMx are turned off. Further, the switch SWB2 is turned on and the other switches SWBy are turned off. Furthermore, a bias voltage is supplied from the terminal B2 to the lower electrode layer 31 of the pixel 40 in the second column via the switch SWB2.

これにより、中赤外線検出部MW22から端子M2に、中赤外線検出部MW22で検出した中赤外線の強度に応じた信号が出力される。   Thereby, the signal according to the intensity | strength of the mid-infrared detected by the mid-infrared detector MW22 is output from the mid-infrared detector MW22 to the terminal M2.

このように、本実施形態に係る赤外線検出器30では、信号処理回路(ROIC)内の各スイッチを適宜オン−オフすることにより、任意の画素40の中赤外線検出部及び遠赤外線検出部から信号を取り出すことができる。   As described above, in the infrared detector 30 according to the present embodiment, signals are transmitted from the mid-infrared detector and the far-infrared detector of any pixel 40 by appropriately turning on and off each switch in the signal processing circuit (ROIC). Can be taken out.

以下、本実施形態に係る赤外線検出器30の感度について、図1の赤外線検出器10と比較して説明する。   Hereinafter, the sensitivity of the infrared detector 30 according to the present embodiment will be described in comparison with the infrared detector 10 of FIG.

ここでは、1画素のサイズ(上から見たときのサイズ)を20μm×20μmとする。また、図1の赤外線検出器10では、引出電極22bを形成するために、上から見たときに5μm×5μmの大きさの切り欠きを上部電極層15に形成しているものとする。   Here, the size of one pixel (when viewed from above) is 20 μm × 20 μm. Further, in the infrared detector 10 of FIG. 1, in order to form the extraction electrode 22 b, a notch having a size of 5 μm × 5 μm is formed in the upper electrode layer 15 when viewed from above.

そうすると、本実施形態の赤外線検出器30では上部活性層34の面積が400μm2であるのに対し、図1に示す赤外線検出器10では上部活性層15の面積が375μm2となる。すなわち、本実施形態の赤外線検出器30は、図1に示す赤外線検出器10に対し上部活性層の面積が約7%拡大している。従って、本実施形態の赤外線検出器30は、図1に示す赤外線検出器10に比べて、感度が約7%高いということができる。 Then, in the infrared detector 30 of the present embodiment, the area of the upper active layer 34 is 400 μm 2 , whereas in the infrared detector 10 shown in FIG. 1, the area of the upper active layer 15 is 375 μm 2 . That is, in the infrared detector 30 of the present embodiment, the area of the upper active layer is expanded by about 7% compared to the infrared detector 10 shown in FIG. Therefore, it can be said that the infrared detector 30 of this embodiment has a sensitivity of about 7% higher than that of the infrared detector 10 shown in FIG.

また、本実施形態に係る赤外線検出器30では、図1に示す赤外線検出器10と異なり、上部活性層34に切り欠きを設けていない。このため、上部活性層34の面内感度分布は良好である。   Further, in the infrared detector 30 according to the present embodiment, the upper active layer 34 is not provided with a notch, unlike the infrared detector 10 shown in FIG. For this reason, the in-plane sensitivity distribution of the upper active layer 34 is good.

なお、実際には、溝や切り欠きを形成する際に活性層がダメージを受けるため、溝や切り欠きの近傍に赤外線を検知できない領域が発生する。このため、本実施形態に係る赤外線検出器30と図1に示す赤外線検出器10との感度の差は、上記の値よりも大きくなると考えられる。   Actually, since the active layer is damaged when forming the groove or notch, a region where infrared rays cannot be detected is generated in the vicinity of the groove or notch. For this reason, it is considered that the difference in sensitivity between the infrared detector 30 according to the present embodiment and the infrared detector 10 shown in FIG. 1 is larger than the above value.

以下、本実施形態に係る赤外線検出器30の製造方法について説明する。図8〜図13は、本実施形態に係る赤外線検出器30の製造方法を工程順に示す図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the infrared detector 30 according to the present embodiment will be described. 8-13 is a figure which shows the manufacturing method of the infrared detector 30 which concerns on this embodiment in order of a process.

まず、図8に示す構造を得るまでの工程を説明する。   First, steps required until a structure shown in FIG.

ノンドープのGaAs基板51を用意し、このGaAs基板51の上に、下部電極層31、下部活性層32、中間電極層33、上部活性層34、上部電極層45、及びグレーティングカプラ層52を順次形成する。これらの下部電極層31、下部活性層32、中間電極層33、上部活性層34、上部電極層45、及びグレーティングカプラ層52は、分子線エピタキシー法(MBE)又は有機金属気相成長(OMVPE)法等により形成することができる。GaAs基板51は第1の基板の一例である。   A non-doped GaAs substrate 51 is prepared, and a lower electrode layer 31, a lower active layer 32, an intermediate electrode layer 33, an upper active layer 34, an upper electrode layer 45, and a grating coupler layer 52 are sequentially formed on the GaAs substrate 51. To do. These lower electrode layer 31, lower active layer 32, intermediate electrode layer 33, upper active layer 34, upper electrode layer 45, and grating coupler layer 52 are formed by molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic vapor phase epitaxy (OMVPE). It can be formed by a method or the like. The GaAs substrate 51 is an example of a first substrate.

下部電極層31、中間電極層33及び上部電極層35は、例えばSiを1×1018cm-3以上の濃度でドーピングしたn型GaAsにより形成する。また、下部活性層32は、AlGaAsとGaAsとを交互に例えば10層〜50層程度ずつ積層して形成する。このとき、各層の厚さとAlGaAsAlの組成とにより、下部活性層32の感度波長が決定される。 The lower electrode layer 31, the intermediate electrode layer 33, and the upper electrode layer 35 are made of, for example, n-type GaAs doped with Si at a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more. The lower active layer 32 is formed by alternately laminating AlGaAs and GaAs, for example, about 10 to 50 layers. At this time, the sensitivity wavelength of the lower active layer 32 is determined by the thickness of each layer and the composition of AlGaAsAl.

上部活性層34は、InGaAsとGaAsとAlGaAsとを交互に例えば10層〜50層程度ずつ積層して形成する。各層の厚さとInGaAs及びAlGaAsの組成により、上部活性層34の感度波長が決定される。必要に応じて、InGaAs層にSiをドーピングしてもよい。   The upper active layer 34 is formed by alternately laminating, for example, about 10 to 50 layers of InGaAs, GaAs, and AlGaAs. The sensitivity wavelength of the upper active layer 34 is determined by the thickness of each layer and the composition of InGaAs and AlGaAs. If necessary, Si may be doped into the InGaAs layer.

下部電極層31の厚さは例えば1.5μmとし、下部活性層32の厚さは例えば0.3μm〜2.0μmとする。また、中間電極層33の厚さは例えば1.5μmとし、上部活性層34の厚さは例えば0.3μm〜2.0μmとする。更に、上部電極層35の厚さは例えば0.5μm〜1.5μmとし、グレーティングカプラ層52の厚さは例えば0.5μm〜1.0μmとする。   The thickness of the lower electrode layer 31 is 1.5 μm, for example, and the thickness of the lower active layer 32 is 0.3 μm to 2.0 μm, for example. The thickness of the intermediate electrode layer 33 is, for example, 1.5 μm, and the thickness of the upper active layer 34 is, for example, 0.3 μm to 2.0 μm. Furthermore, the thickness of the upper electrode layer 35 is, for example, 0.5 μm to 1.5 μm, and the thickness of the grating coupler layer 52 is, for example, 0.5 μm to 1.0 μm.

次に、図9に示す構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a structure shown in FIG.

上述の工程でグレーティングカプラ層52を形成した後、フォトリソグラフィ法により、グレーティングカプラ層52の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとしてグレーティングカプラ層52をエッチングして、グレーティングカプラ36を形成する。エッチングは、塩素又はアルゴン等のガスを用いたドライエッチングにより行ってもよく、リン酸を主成分とする薬液を用いたウェットエッチングにより行ってもよい。   After the grating coupler layer 52 is formed by the above-described process, a resist film (not shown) having a predetermined pattern is formed on the grating coupler layer 52 by photolithography. Then, the grating coupler layer 52 is etched using the resist film as a mask to form the grating coupler 36. Etching may be performed by dry etching using a gas such as chlorine or argon, or may be performed by wet etching using a chemical solution containing phosphoric acid as a main component.

次に、真空蒸着法又は真空スパッタ法等を使用して、GaAs基板51の上側全面にAu等の金属膜37を形成する。そして、フォトリソグラフィ法により金属膜37上に所定のパターンが設けられたレジスト膜(図示せず)を形成し、このレジスト膜をマスクとして金属膜37をエッチングする。このエッチングにより、金属膜37は各画素領域毎に分割される。金属膜37のエッチングが終了した後、レジスト膜は除去する。   Next, a metal film 37 of Au or the like is formed on the entire upper surface of the GaAs substrate 51 using a vacuum deposition method or a vacuum sputtering method. Then, a resist film (not shown) provided with a predetermined pattern is formed on the metal film 37 by photolithography, and the metal film 37 is etched using this resist film as a mask. By this etching, the metal film 37 is divided for each pixel region. After the etching of the metal film 37 is completed, the resist film is removed.

次に、図10(a),(b)に示す構造を得るまでの工程について説明する。なお、図10(a)は図4(a)に対応する位置の断面を示し、図10(b)は図4(b)に対応する位置の断面を示している。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 10A shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4A, and FIG. 10B shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4B.

上述の工程で金属膜37を形成した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を使用して、分離溝41a,41bを形成する。分離溝41aを形成する際には、GaAs基板51の上側全面に感光性のレジスト膜(図示せず)を形成した後、露光及び現像処理を実施して、分離溝41aに対応する部分に開口部を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして上部電極層35、上部活性層34、中間電極層33及び下部活性層32を順次エッチングする。エッチングは、例えば塩素又はアルゴン等のガスを用いたドライエッチングで行ってもよく、リン酸を主成分とする薬液を用いたウェットエッチングにより行ってもよい。分離溝41aを形成後、レジスト膜は除去する。   After forming the metal film 37 in the above-described process, the isolation grooves 41a and 41b are formed by using a photolithography method and an etching method. When the separation groove 41a is formed, a photosensitive resist film (not shown) is formed on the entire upper surface of the GaAs substrate 51, and then exposure and development processes are performed to open portions corresponding to the separation groove 41a. Forming part. Then, the upper electrode layer 35, the upper active layer 34, the intermediate electrode layer 33, and the lower active layer 32 are sequentially etched using the resist film as a mask. Etching may be performed by dry etching using a gas such as chlorine or argon, for example, or may be performed by wet etching using a chemical solution containing phosphoric acid as a main component. After the separation groove 41a is formed, the resist film is removed.

また、分離溝41bを形成する際には、GaAs基板51の上側全面に感光性のレジスト膜(図示せず)を形成した後、露光及び現像処理を実施して、分離溝41bに対応する部分に開口部を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、上部電極層35及び上部活性層34を順次エッチングする。分離溝41bを形成後、レジスト膜は除去する。   Further, when forming the separation groove 41b, a photosensitive resist film (not shown) is formed on the entire upper surface of the GaAs substrate 51, and then exposure and development processes are carried out so as to correspond to the separation groove 41b. An opening is formed in Then, the upper electrode layer 35 and the upper active layer 34 are sequentially etched using the resist film as a mask. After the separation groove 41b is formed, the resist film is removed.

このようにして分離溝41a,41bを形成した後、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法等を使用して、GaAs基板51の上側全面に絶縁膜38としてSiON膜を0.2μm〜0.5μmの厚さに形成する。この絶縁膜38により、金属膜37の上と、分離溝41a,41bの壁面及び底面とが覆われる。   After forming the isolation grooves 41a and 41b in this way, a SiON film of 0.2 μm to 0.5 μm is formed as an insulating film 38 on the entire upper surface of the GaAs substrate 51 by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Form to thickness. The insulating film 38 covers the top of the metal film 37 and the wall surfaces and bottom surfaces of the separation grooves 41a and 41b.

次に、図11(a),(b)に示す構造を得るまでの工程について説明する。なお、図11(a)は図4(a)に対応する位置の断面を示し、図11(b)は図4(b)に対応する位置の断面を示している。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 11A shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4A, and FIG. 11B shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4B.

上述の工程で絶縁膜38を形成した後、絶縁膜38の上に、バンプ電極39に対応する位置に開口部が設けられたレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして絶縁膜38をエッチングして、金属膜37が露出するコンタクト穴を形成する。その後、レジスト膜を除去する。   After forming the insulating film 38 in the above-described process, a resist film (not shown) having an opening provided at a position corresponding to the bump electrode 39 is formed on the insulating film 38. Then, the insulating film 38 is etched using this resist film as a mask to form a contact hole in which the metal film 37 is exposed. Thereafter, the resist film is removed.

次に、絶縁膜38の上に所定のパターンの開口部が設けられたマスク(図示せず)を配置し、GaAs基板51の上側からIn(インジウム)を真空蒸着又はスパッタリングして、バンプ電極39を形成する。バンプ電極39を形成した後、レジスト膜をその上に付着したInとともに除去する。   Next, a mask (not shown) provided with an opening having a predetermined pattern is disposed on the insulating film 38, and In (indium) is vacuum-deposited or sputtered from the upper side of the GaAs substrate 51 to form the bump electrode 39. Form. After the bump electrode 39 is formed, the resist film is removed together with In deposited thereon.

次に、図12(a),(b)に示す構造を得るまでの工程について説明する。なお、図12(a)は図4(a)に対応する位置の断面を示し、図12(b)は図4(b)に対応する位置の断面を示している。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 12A shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4A, and FIG. 12B shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4B.

上述の工程でバンプ電極39を形成した後、ダイシング装置を使用してGaAs基板51及びその上の構造物をチップ毎に分割する。以下、チップ毎に分割したGaAs基板51及びその上の構造物を、センサチップ50と呼ぶ。   After the bump electrode 39 is formed in the above-described process, the GaAs substrate 51 and the structure thereon are divided for each chip using a dicing apparatus. Hereinafter, the GaAs substrate 51 divided on a chip basis and the structure thereon are referred to as a sensor chip 50.

一方、公知の半導体製造技術を使用して、信号処理回路(ROIC)55を形成する。信号処理回路55の上には、センサチップ50と接合するためのバンプ電極(図示せず)を形成する。信号処理回路55は第2の基板の一例である。   On the other hand, a signal processing circuit (ROIC) 55 is formed using a known semiconductor manufacturing technique. Bump electrodes (not shown) for joining to the sensor chip 50 are formed on the signal processing circuit 55. The signal processing circuit 55 is an example of a second substrate.

その後、信号処理回路55上に、センサチップ50をフリップチップボンディングする。このとき、センサチップ50は、バンプ電極39が形成された面を下にする。このフリップチップボンディングでは、センサチップ50側のバンプ電極39とシリコン基板55側のバンプ電極とが溶融して一体化する。図12(a),(b)では、一体化した後のバンプ電極も、符号39で示している。   Thereafter, the sensor chip 50 is flip-chip bonded on the signal processing circuit 55. At this time, the sensor chip 50 faces down the surface on which the bump electrode 39 is formed. In the flip chip bonding, the bump electrode 39 on the sensor chip 50 side and the bump electrode on the silicon substrate 55 side are melted and integrated. In FIGS. 12A and 12B, the bump electrode after being integrated is also denoted by reference numeral 39.

次に、図13(a),(b)に示す構造を得るまでの工程について説明する。なお、図13(a)は図4(a)に対応する位置の断面を示し、図13(b)は図4(b)に対応する位置の断面を示している。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 13A shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4A, and FIG. 13B shows a cross section at a position corresponding to FIG. 4B.

上述の工程で信号処理回路55上にセンサチップ50をボンディングした後、GaAs基板51をエッチング除去して、下部電極層31を露出させる。エッチングは、例えば塩素又はアルゴン等のガスを用いたドライエッチングで行ってもよく、リン酸を主成分とする薬液を用いたウェットエッチングにより行ってもよい。   After the sensor chip 50 is bonded on the signal processing circuit 55 in the above-described process, the GaAs substrate 51 is removed by etching to expose the lower electrode layer 31. Etching may be performed by dry etching using a gas such as chlorine or argon, for example, or may be performed by wet etching using a chemical solution containing phosphoric acid as a main component.

次いで、下部電極層31の上に、分離溝41cに対応する部分に開口部が設けられたレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして下部電極層31及び下部活性層32をエッチングし、中間電極層33に到達する分離溝41cを形成する。分離溝41cを形成後、レジスト膜を除去する。このようにして、本実施形態に係る赤外線検出器30が完成する。   Next, a resist film (not shown) having an opening provided in a portion corresponding to the separation groove 41 c is formed on the lower electrode layer 31. Then, using this resist film as a mask, the lower electrode layer 31 and the lower active layer 32 are etched to form a separation groove 41c reaching the intermediate electrode layer 33. After forming the separation groove 41c, the resist film is removed. In this way, the infrared detector 30 according to the present embodiment is completed.

なお、上述した方法ではエッチングにより分離溝41a,41b,41cを形成しているが、レーザ加工により分離溝41a,41b,41cを形成してもよい。   In the above-described method, the separation grooves 41a, 41b, and 41c are formed by etching. However, the separation grooves 41a, 41b, and 41c may be formed by laser processing.

また、上述した方法では信号処理回路55上にセンサチップ50をボンディングした後にセンサチップ50に分離溝41cを形成している。しかし、センサチップ50に分離溝41cを形成した後にセンサチップ50を信号処理回路55上にボンディングしてもよい。但し、ボンディング時にセンサチップ50が破損するおそれを回避するために、信号処理回路55上にセンサチップ50をボンディングした後に分離溝41cを形成することが好ましい。   In the above-described method, the separation groove 41 c is formed in the sensor chip 50 after the sensor chip 50 is bonded on the signal processing circuit 55. However, the sensor chip 50 may be bonded onto the signal processing circuit 55 after the separation groove 41 c is formed in the sensor chip 50. However, it is preferable to form the separation groove 41c after bonding the sensor chip 50 on the signal processing circuit 55 in order to avoid the possibility that the sensor chip 50 is damaged during bonding.

更に、上述した実施形態では下部活性層31及び上部活性層34が量子井戸構造を有する量子井戸型赤外線検出器について説明している。しかし、開示した技術は、下部活性層31及び上部活性層34が量子ドット構造を有する量子ドット型赤外線検出器に適用することもできる。   Further, in the above-described embodiment, a quantum well infrared detector in which the lower active layer 31 and the upper active layer 34 have a quantum well structure is described. However, the disclosed technique can also be applied to a quantum dot infrared detector in which the lower active layer 31 and the upper active layer 34 have a quantum dot structure.

以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed with respect to the above embodiments.

(付記1)第1の電極層と、
前記第1の電極層の上に配置された第1の活性層と、
前記第1の活性層の上に配置された中間電極層と、
前記中間電極層の上に配置された第2の活性層と、
前記第2の活性層の上に配置された第2の電極層と、
前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達する深さで形成され、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、
前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝と、
前記第1の電極層の下側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第2の方向に延びる第3の分離溝と
を有することを特徴とする赤外線検出器。
(Appendix 1) a first electrode layer;
A first active layer disposed on the first electrode layer;
An intermediate electrode layer disposed on the first active layer;
A second active layer disposed on the intermediate electrode layer;
A second electrode layer disposed on the second active layer;
A first separation groove formed at a depth reaching the first electrode layer from above the second electrode layer and extending in a first direction when viewed from above;
A second separation groove formed in a depth reaching the intermediate electrode layer from above the second electrode layer and extending in a second direction intersecting the first direction;
An infrared detector, comprising: a third separation groove formed at a depth reaching the intermediate electrode layer from below the first electrode layer and extending in the second direction.

(付記2)前記第1の活性層及び前記第2の活性層は量子井戸構造又は量子ドット構造を有することを特徴とする付記1に記載の赤外線検出器。   (Supplementary note 2) The infrared detector according to supplementary note 1, wherein the first active layer and the second active layer have a quantum well structure or a quantum dot structure.

(付記3)前記第1の電極層、前記第1の活性層、前記中間電極層、前記第2の活性層及び前記第2の電極層により構成され、前記第1の分離溝、前記第2の分離溝及び前記第3の分離溝により相互に分離された複数の画素が、前記第1の方向及び前記第2の方向に配列していることを特徴とする付記1又は2に記載の赤外線検出器。   (Supplementary Note 3) The first electrode layer, the first active layer, the intermediate electrode layer, the second active layer, and the second electrode layer, the first separation groove, the second electrode layer. A plurality of pixels separated from each other by the separation groove and the third separation groove are arranged in the first direction and the second direction, and the infrared rays according to appendix 1 or 2, Detector.

(付記4)1個の前記画素の上にはバンプ電極が1個だけ設けられており、前記バンプ電極は前記第2の電極層と電気的に接続されていることを特徴とする付記3に記載の赤外線検出器。   (Additional remark 4) Only one bump electrode is provided on the said 1 pixel, The said bump electrode is electrically connected with the said 2nd electrode layer, Additional remark 3 characterized by the above-mentioned. The described infrared detector.

(付記5)更に、電子回路が設けられた半導体基板を有し、前記半導体基板と前記バンプ電極とが接続されていることを特徴とする付記4に記載の赤外線検出器。   (Supplementary note 5) The infrared detector according to supplementary note 4, further comprising a semiconductor substrate provided with an electronic circuit, wherein the semiconductor substrate and the bump electrode are connected.

(付記6)前記第1の活性層で検知する赤外線の波長と前記第2の活性層で検知する赤外線の波長とが異なることを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の赤外線検出器。   (Appendix 6) The infrared ray according to any one of appendices 1 to 5, wherein an infrared wavelength detected by the first active layer is different from an infrared wavelength detected by the second active layer. Detector.

(付記7)第1の基板の上に、第1の電極層、第1の活性層、中間電極層、第2の活性層及び第2の電極層を順次形成する工程と、
前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達し、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達し、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝とを形成する工程と、
前記第1の基板を除去して前記第1の電極層を露出させる工程と、
前記第1の電極層の表面から前記中間電極層に到達し、前記第2の方向に延びる第3の分離溝を形成する工程と
を有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
(Supplementary Note 7) A step of sequentially forming a first electrode layer, a first active layer, an intermediate electrode layer, a second active layer, and a second electrode layer on a first substrate;
A first separation groove that reaches the first electrode layer from above the second electrode layer and extends in a first direction when viewed from above; and the intermediate electrode from above the second electrode layer Forming a second separation groove reaching a layer and extending in a second direction intersecting the first direction;
Removing the first substrate to expose the first electrode layer;
Forming a third separation groove extending from the surface of the first electrode layer to the intermediate electrode layer and extending in the second direction.

(付記8)前記第1の活性層及び前記第2の活性層は量子井戸構造又は量子ドット構造を有することを特徴とする付記7に記載の赤外線検出器の製造方法。   (Additional remark 8) The said 1st active layer and said 2nd active layer have a quantum well structure or a quantum dot structure, The manufacturing method of the infrared detector of Additional remark 7 characterized by the above-mentioned.

(付記9)前記第2の分離溝を形成する工程と前記第1の基板を除去する工程との間に、前記第1の分離溝及び前記第2の分離溝の壁面を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上側にバンプ電極を形成する工程とを有することを特徴とする付記7又は8に記載の赤外線検出器の製造方法。
(Supplementary Note 9) An insulating film is formed between the step of forming the second separation groove and the step of removing the first substrate to cover the wall surfaces of the first separation groove and the second separation groove. And a process of
The method for producing an infrared detector according to appendix 7 or 8, further comprising: forming a bump electrode on the upper side of the insulating film.

(付記10)更に、電子回路が設けられた第2の基板の上に、前記第1の基板を前記バンプ電極が設けられた面を下側にして接合する工程を有し、その後前記第1の基板を除去する工程を実施することを特徴とする付記9に記載の赤外線検出器の製造方法。   (Additional remark 10) Furthermore, it has the process of joining the said 1st board | substrate on the 2nd board | substrate with which the electronic circuit was provided, the surface in which the said bump electrode was provided below, and said 1st board | substrate after that The method for manufacturing an infrared detector according to appendix 9, wherein the step of removing the substrate is performed.

10,20,30…赤外線検出器、11,51…GaAs基板、12,31…下部電極層、13,32…下部活性層、14,33…中間電極層、15,34…上部活性層、16,35…上部電極層、17,36…グレーティングカプラ、18,37…金属膜、19,38…絶縁膜、21a,21b,21c,39…バンプ電極、40…画素、41a,41b,41c…分離溝、50…センサチップ、52…グレーティングカプラ層、55…シリコン基板。   10, 20, 30 ... infrared detectors, 11, 51 ... GaAs substrate, 12, 31 ... lower electrode layer, 13, 32 ... lower active layer, 14, 33 ... intermediate electrode layer, 15, 34 ... upper active layer, 16 35 ... Upper electrode layer 17, 36 ... Grating coupler, 18, 37 ... Metal film, 19, 38 ... Insulating film, 21a, 21b, 21c, 39 ... Bump electrode, 40 ... Pixel, 41a, 41b, 41c ... Isolation Groove, 50 ... sensor chip, 52 ... grating coupler layer, 55 ... silicon substrate.

Claims (6)

第1の電極層と、
前記第1の電極層の上に配置された第1の活性層と、
前記第1の活性層の上に配置された中間電極層と、
前記中間電極層の上に配置された第2の活性層と、
前記第2の活性層の上に配置された第2の電極層と、
前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達する深さで形成され、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、
前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝と、
前記第1の電極層の下側から前記中間電極層に到達する深さで形成され、前記第2の方向に延びる第3の分離溝と
を有することを特徴とする赤外線検出器。
A first electrode layer;
A first active layer disposed on the first electrode layer;
An intermediate electrode layer disposed on the first active layer;
A second active layer disposed on the intermediate electrode layer;
A second electrode layer disposed on the second active layer;
A first separation groove formed at a depth reaching the first electrode layer from above the second electrode layer and extending in a first direction when viewed from above;
A second separation groove formed in a depth reaching the intermediate electrode layer from above the second electrode layer and extending in a second direction intersecting the first direction;
An infrared detector, comprising: a third separation groove formed at a depth reaching the intermediate electrode layer from below the first electrode layer and extending in the second direction.
前記第1の活性層及び前記第2の活性層は量子井戸構造又は量子ドット構造を有することを特徴とする請求項1に記載の赤外線検出器。   The infrared detector according to claim 1, wherein the first active layer and the second active layer have a quantum well structure or a quantum dot structure. 前記第1の電極層、前記第1の活性層、前記中間電極層、前記第2の活性層及び前記第2の電極層により構成され、前記第1の分離溝、前記第2の分離溝及び前記第3の分離溝により相互に分離された複数の画素が、前記第1の方向及び前記第2の方向に配列していることを特徴とする請求項1又は2に記載の赤外線検出器。   The first electrode layer, the first active layer, the intermediate electrode layer, the second active layer, and the second electrode layer are constituted by the first separation groove, the second separation groove, and The infrared detector according to claim 1, wherein a plurality of pixels separated from each other by the third separation groove are arranged in the first direction and the second direction. 1個の前記画素の上にはバンプ電極が1個だけ設けられており、前記バンプ電極は前記第2の電極層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の赤外線検出器。   4. The infrared ray according to claim 3, wherein only one bump electrode is provided on one pixel, and the bump electrode is electrically connected to the second electrode layer. 5. Detector. 更に、電子回路が設けられた半導体基板を有し、前記半導体基板と前記バンプ電極とが接続されていることを特徴とする請求項4に記載の赤外線検出器。   The infrared detector according to claim 4, further comprising a semiconductor substrate provided with an electronic circuit, wherein the semiconductor substrate and the bump electrode are connected. 第1の基板の上に、第1の電極層、第1の活性層、中間電極層、第2の活性層及び第2の電極層を順次形成する工程と、
前記第2の電極層の上側から前記第1の電極層に到達し、上から見たときに第1の方向に延びる第1の分離溝と、前記第2の電極層の上側から前記中間電極層に到達し、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の分離溝とを形成する工程と、
前記第1の基板を除去して前記第1の電極層を露出させる工程と、
前記第1の電極層の表面から前記中間電極層に到達し、前記第2の方向に延びる第3の分離溝を形成する工程と
を有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
Sequentially forming a first electrode layer, a first active layer, an intermediate electrode layer, a second active layer, and a second electrode layer on a first substrate;
A first separation groove that reaches the first electrode layer from above the second electrode layer and extends in a first direction when viewed from above; and the intermediate electrode from above the second electrode layer Forming a second separation groove reaching a layer and extending in a second direction intersecting the first direction;
Removing the first substrate to expose the first electrode layer;
Forming a third separation groove extending from the surface of the first electrode layer to the intermediate electrode layer and extending in the second direction.
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