JP2018060919A - Infrared sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared sensor in which both detection characteristics and mass productivity are improved.SOLUTION: An infrared sensor of the present invention includes: a substrate 1; an n-type contact layer 2 formed on the substrate 1; an n-type barrier layer 3 which comprises a compound semiconductor layer mainly composed of AlInAsSb and is formed on the n-type contact layer 2; an active layer 4 which comprises a compound semiconductor layer mainly composed of InAsSb(0≤x≤1) and is formed on the n-type barrier layer 3; and a p-type barrier layer 5 which comprises a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb and is formed on the active layer 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は赤外線センサに関する。   The present invention relates to an infrared sensor.

赤外線センサは、光導電効果や光起電力効果等を利用し、赤外線を電気信号に変換する素子であり、一般に冷却して用いられるが、室温で動作可能な量子型赤外線センサも提案されている。
例えば、特許文献1に記載された量子型赤外線センサは、基板上に設けられた化合物半導体層により赤外線を検知して電気信号を出力する化合物半導体センサ部と、この化合物半導体センサ部からの電気信号を演算する集積回路部とを備え、この化合物半導体センサ部と集積回路部とを同一パッケージ内に収納したものである。化合物半導体センサ部の光吸収層(活性層)の材料としては、InSb、InAsSb、InAsNなどが使用されている。
赤外線センサの光吸収層の材料としてInAsSbを用いた場合、InAsSbのAs組成比を変えることで、赤外線検出のピーク波長を3μmから10μmの範囲で制御可能である。
An infrared sensor is an element that converts infrared light into an electrical signal by utilizing a photoconductive effect, a photovoltaic effect, etc., and is generally cooled and used, but a quantum infrared sensor that can operate at room temperature has also been proposed. .
For example, a quantum infrared sensor described in Patent Document 1 includes a compound semiconductor sensor unit that detects infrared rays by a compound semiconductor layer provided on a substrate and outputs an electrical signal, and an electrical signal from the compound semiconductor sensor unit. The compound semiconductor sensor unit and the integrated circuit unit are housed in the same package. InSb, InAsSb, InAsN, or the like is used as a material of the light absorption layer (active layer) of the compound semiconductor sensor unit.
When InAsSb is used as the material of the light absorption layer of the infrared sensor, the peak wavelength of infrared detection can be controlled in the range of 3 μm to 10 μm by changing the As composition ratio of InAsSb.

特許文献2には、InAsSb(バッファ層)/InAs(中間層)/InAsSb(光吸収層)構造の化合物半導体からなる赤外線センサについて、InAsの膜厚を臨界膜厚より大きくすることでInAsSbからなる光吸収層の結晶性を改善し、検出特性を向上することが記載されている。特許文献2の赤外線センサでは、光吸収層の上にAlInAsSbからなるp型バリア層を設けている。   In Patent Document 2, an infrared sensor made of a compound semiconductor having a structure of InAsSb (buffer layer) / InAs (intermediate layer) / InAsSb (light absorption layer) is made of InAsSb by making the thickness of InAs larger than the critical thickness. It is described that the crystallinity of the light absorption layer is improved and the detection characteristics are improved. In the infrared sensor of Patent Document 2, a p-type barrier layer made of AlInAsSb is provided on a light absorption layer.

国際公開第2005/027228号パンフレットInternational Publication No. 2005/027228 Pamphlet 特開2015−90901号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-90901

赤外線センサには、検出特性の向上と量産性の向上の両方が求められているが、特許文献1および2に記載された赤外線センサには、この点で改善の余地がある。
本発明の課題は、検出特性と量産性の両方が改善された赤外線センサを提供することである。
The infrared sensor is required to improve both detection characteristics and mass productivity. However, the infrared sensors described in Patent Documents 1 and 2 have room for improvement in this respect.
An object of the present invention is to provide an infrared sensor in which both detection characteristics and mass productivity are improved.

上記課題を解決するために、本発明の第一態様の赤外線センサは、基板と、基板上に形成されたn型コンタクト層と、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなりn型コンタクト層上に形成されたn型バリア層と、InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなりn型バリア層上に形成された活性層と、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなり活性層上に形成されたp型バリア層と、を備える。
上記課題を解決するために、本発明の第二態様の赤外線センサは、基板と、基板上に形成されたp型コンタクト層と、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなりp型コンタクト層上に形成されたp型バリア層と、InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなりp型バリア層上に形成された活性層と、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなり活性層上に形成されたn型バリア層と、を備える。
In order to solve the above problems, an infrared sensor according to the first aspect of the present invention includes a substrate, an n-type contact layer formed on the substrate, and a compound semiconductor layer mainly composed of AlInAsSb. An active layer formed on the n-type barrier layer comprising a compound semiconductor layer mainly composed of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1), and AlGaSb. A p-type barrier layer made of a compound semiconductor layer as a main component and formed on the active layer.
In order to solve the above problems, an infrared sensor according to a second aspect of the present invention includes a substrate, a p-type contact layer formed on the substrate, and a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb. A p-type barrier layer formed on the p-type barrier layer, a compound semiconductor layer mainly composed of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1), and AlInAsSb. An n-type barrier layer made of a compound semiconductor layer as a main component and formed on the active layer.

なお、「○○を主成分とする化合物半導体層」とは「ドーパントおよび成膜時に不可避的に混在する不純物以外には、実質的に○○からなる化合物半導体層」を意味する。   The “compound semiconductor layer mainly composed of OO” means “a compound semiconductor layer substantially composed of OO other than dopant and impurities inevitably mixed during film formation”.

本発明の第一態様および第二態様によれば、検出特性と量産性の両方が改善された赤外線センサが得られる。   According to the first and second aspects of the present invention, an infrared sensor with improved detection characteristics and mass productivity can be obtained.

第一態様の赤外線センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared sensor of a 1st aspect. 第二態様の赤外線センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared sensor of a 2nd aspect. 第一実施形態の赤外線センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared sensor of 1st embodiment. 第二実施形態の赤外線センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared sensor of 2nd embodiment.

〔第一態様〕
<構成>
図1に示すように、第一態様の赤外線センサは、基板1と、基板1の一方の面(基板上)に形成されたn型コンタクト層2と、n型コンタクト層2の基板とは反対側の面(n型コンタクト層上)に形成されたn型バリア層3と、n型バリア層3のn型コンタクト層2とは反対側の面(n型バリア層上)に形成された活性層4と、活性層4のn型バリア層3とは反対側の面(活性層上)に形成されたp型バリア層5と、を備えている。n型バリア層3は、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなる。活性層4は、InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなる。p型バリア層5は、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなる。
[First aspect]
<Configuration>
As shown in FIG. 1, the infrared sensor of the first aspect is opposite to the substrate 1, the n-type contact layer 2 formed on one surface (on the substrate) of the substrate 1, and the substrate of the n-type contact layer 2. The n-type barrier layer 3 formed on the side surface (on the n-type contact layer) and the active surface formed on the surface of the n-type barrier layer 3 opposite to the n-type contact layer 2 (on the n-type barrier layer) A layer 4 and a p-type barrier layer 5 formed on the surface of the active layer 4 opposite to the n-type barrier layer 3 (on the active layer). The n-type barrier layer 3 is composed of a compound semiconductor layer containing AlInAsSb as a main component. The active layer 4 is composed of a compound semiconductor layer containing InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) as a main component. The p-type barrier layer 5 is composed of a compound semiconductor layer containing AlGaSb as a main component.

<作用、効果>
第一態様の赤外線センサによれば、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなるp型バリア層と、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなるn型バリア層と、を備えることで、活性層とp型バリア層との伝導体のバンドオフセット、活性層とn型バリア層との価電子帯のバンドオフセットを十分大きくすることができる。
さらに、p型バリア層の材料としてAlGaSbを主成分とする化合物半導体を、n型バリア層の材料としてAlInAsSbを主成分とする化合物半導体を用いることで、n型ドーパントおよびp型ドーパントの両方としてSiが使用可能となる。Siは、蒸気圧が低いため制御性が容易であるとともに、毒性のないIV族元素である。
これにより、第一態様の赤外線センサは、バリア層によるバリア機能が向上しているとともに、各層を形成する際のドーパント制御性に優れている。つまり、本発明の第一態様によれば、検出特性と量産性の両方が改善された赤外線センサが得られる。
<Action, effect>
According to the infrared sensor of the first aspect, the p-type barrier layer composed of the compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb and the n-type barrier layer composed of the compound semiconductor layer mainly composed of AlInAsSb are provided, thereby being active. The band offset of the conductor between the layer and the p-type barrier layer and the band offset of the valence band between the active layer and the n-type barrier layer can be sufficiently increased.
Furthermore, by using a compound semiconductor mainly composed of AlGaSb as a material of the p-type barrier layer and a compound semiconductor mainly composed of AlInAsSb as a material of the n-type barrier layer, Si as both an n-type dopant and a p-type dopant is used. Can be used. Si is a group IV element that is easy to control because of its low vapor pressure and has no toxicity.
Thereby, the infrared sensor of the first aspect has an improved barrier function by the barrier layer and is excellent in dopant controllability when forming each layer. That is, according to the first aspect of the present invention, an infrared sensor with improved detection characteristics and mass productivity can be obtained.

<好ましい形態>
第一態様の赤外線センサにおいて、n型コンタクト層が含むn型ドーパント、n型バリア層が含むn型ドーパント、およびp型バリア層が含むp型ドーパントは、Siであることが好ましい。
第一態様の赤外線センサは、基板がGaAs基板であり、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなり基板とn型コンタクト層との間に形成されたバッファ層をさらに備えることが好ましい。
第一態様の赤外線センサは、GaSbまたはGaInSbを主成分とする化合物半導体層からなりp型バリア層上に形成されたp型コンタクト層を、さらに備えることが好ましい。p型コンタクト層が含むp型ドーパントはSiであることが好ましい。
<Preferred form>
In the infrared sensor of the first aspect, the n-type dopant included in the n-type contact layer, the n-type dopant included in the n-type barrier layer, and the p-type dopant included in the p-type barrier layer are preferably Si.
In the infrared sensor of the first aspect, it is preferable that the substrate is a GaAs substrate, and further includes a buffer layer formed of a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb and formed between the substrate and the n-type contact layer.
The infrared sensor of the first aspect preferably further includes a p-type contact layer made of a compound semiconductor layer mainly composed of GaSb or GaInSb and formed on the p-type barrier layer. The p-type dopant included in the p-type contact layer is preferably Si.

〔第二態様〕
<構成>
図2に示すように、第一態様の赤外線センサは、基板1と、基板1の一方の面(基板上)に形成されたp型コンタクト層6と、p型コンタクト層6の基板とは反対側の面(p型コンタクト層上)に形成されたp型バリア層5と、p型バリア層5のp型コンタクト層6とは反対側の面(p型バリア層上)に形成された活性層4と、活性層4のp型バリア層5とは反対側の面(活性層上)に形成されたn型バリア層3と、を備えている。n型バリア層3は、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなる。活性層4は、InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなる。p型バリア層5は、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなる。
[Second embodiment]
<Configuration>
As shown in FIG. 2, the infrared sensor of the first aspect is opposite to the substrate 1, the p-type contact layer 6 formed on one surface (on the substrate) of the substrate 1, and the substrate of the p-type contact layer 6. The p-type barrier layer 5 formed on the side surface (on the p-type contact layer) and the active surface formed on the surface of the p-type barrier layer 5 opposite to the p-type contact layer 6 (on the p-type barrier layer) The layer 4 and the n-type barrier layer 3 formed on the surface of the active layer 4 opposite to the p-type barrier layer 5 (on the active layer) are provided. The n-type barrier layer 3 is composed of a compound semiconductor layer containing AlInAsSb as a main component. The active layer 4 is composed of a compound semiconductor layer containing InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) as a main component. The p-type barrier layer 5 is composed of a compound semiconductor layer containing AlGaSb as a main component.

<作用、効果>
第二態様の赤外線センサによれば、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなるp型バリア層と、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなるn型バリア層と、を備えることで、活性層とp型バリア層との伝導体のバンドオフセット、活性層とn型バリア層との価電子帯のバンドオフセットを十分大きくすることができる。
さらに、p型バリア層の材料としてAlGaSbを主成分とする化合物半導体を、n型バリア層の材料としてAlInAsSbを主成分とする化合物半導体を用いることで、n型ドーパントおよびp型ドーパントの両方としてSiが使用可能となる。Siは、蒸気圧が低いため制御性が容易であるとともに、毒性のないIV族元素である。
これにより、第二態様の赤外線センサは、バリア層によるバリア機能が向上しているとともに、各層を形成する際のドーパント制御性に優れている。つまり、本発明の第二態様によれば、検出特性と量産性の両方が改善された赤外線センサが得られる。
<Action, effect>
According to the infrared sensor of the second aspect, the p-type barrier layer made of a compound semiconductor layer containing AlGaSb as a main component and the n-type barrier layer made of a compound semiconductor layer containing AlInAsSb as a main component are active. The band offset of the conductor between the layer and the p-type barrier layer and the band offset of the valence band between the active layer and the n-type barrier layer can be sufficiently increased.
Furthermore, by using a compound semiconductor mainly composed of AlGaSb as a material of the p-type barrier layer and a compound semiconductor mainly composed of AlInAsSb as a material of the n-type barrier layer, Si as both an n-type dopant and a p-type dopant is used. Can be used. Si is a group IV element that is easy to control because of its low vapor pressure and has no toxicity.
Thereby, the infrared sensor of a 2nd aspect is excellent in the dopant controllability at the time of forming each layer while the barrier function by a barrier layer is improving. That is, according to the second aspect of the present invention, an infrared sensor with improved detection characteristics and mass productivity can be obtained.

<好ましい形態>
第二態様の赤外線センサにおいて、p型コンタクト層が含むp型ドーパント、p型バリア層が含むp型ドーパント、n型バリア層が含むn型ドーパントは、Siであることが好ましい。
第二態様の赤外線センサは、基板がGaAs基板であり、p型コンタクト層がGaSbを主成分とする化合物半導体層からなることが好ましい。
第二態様の赤外線センサは、InAsSbを主成分とする化合物半導体層からなりn型バリア層上に形成されたn型コンタクト層を、さらに備えることが好ましい。n型コンタクト層のn型ドーパントはSiであることが好ましい。
<Preferred form>
In the infrared sensor of the second aspect, the p-type dopant included in the p-type contact layer, the p-type dopant included in the p-type barrier layer, and the n-type dopant included in the n-type barrier layer are preferably Si.
In the infrared sensor of the second aspect, the substrate is preferably a GaAs substrate, and the p-type contact layer is preferably composed of a compound semiconductor layer containing GaSb as a main component.
The infrared sensor of the second aspect preferably further includes an n-type contact layer made of a compound semiconductor layer containing InAsSb as a main component and formed on the n-type barrier layer. The n-type dopant of the n-type contact layer is preferably Si.

〔第一態様および第二態様に共通〕
<知見に至る経緯>
良好な特性を有する赤外線センサを実現するためには、バリア層が重要な役割を果たす。バリア層は活性層に接して形成される層であり、拡散電流を防ぐ機能を有する。p型バリア層は、活性層との伝導帯のバンドオフセットが十分大きいことが好ましい。n型バリア層は、活性層との価電子帯のバンドオフセットが十分大きいことが好ましい。電子はホールに比べ拡散長も長いことから、特にp型バリア層においては、バリア層の膜厚も十分に厚いことが好ましい。
[Common to the first and second embodiments]
<Background to knowledge>
In order to realize an infrared sensor having good characteristics, the barrier layer plays an important role. The barrier layer is a layer formed in contact with the active layer and has a function of preventing diffusion current. The p-type barrier layer preferably has a sufficiently large band offset in the conduction band with the active layer. The n-type barrier layer preferably has a sufficiently large band offset in the valence band with the active layer. Since electrons have a longer diffusion length than holes, it is preferable that the barrier layer is sufficiently thick, particularly in the p-type barrier layer.

バリア層の材料としては、活性層よりもバンドギャップの大きいものを選択することが考えられるが、活性層の材料にAlやGaを一定量加え、その混晶組成を大きくすることでバンドギャップ、伝導帯のバンドオフセット、価電子帯のバンドオフセットを大きく稼ぐ場合が多い。
しかしながら、バリア層のAlやGaの混晶組成を大きくするほど、活性層との格子不整合は大きくなる傾向にあり、その結果、バリア層の臨界膜厚は小さくなるので、十分な膜厚のバリア層を形成できなくなるという問題が生じる。すなわち、特にp型バリア層においては、活性層との格子定数も近く、且つ伝導帯のバンドオフセットを大きくとれる材料を選択することが重要である。そして、p型バリア層としてAlInAsSbを用いる特許文献2の赤外線センサは、十分な膜厚のバリア層が形成できなくなるという問題を有している。
As a material of the barrier layer, it is conceivable to select a material having a larger band gap than the active layer, but by adding a certain amount of Al or Ga to the material of the active layer and increasing the mixed crystal composition, the band gap, In many cases, the band offset of the conduction band and the band offset of the valence band are largely earned.
However, as the mixed crystal composition of Al or Ga in the barrier layer increases, the lattice mismatch with the active layer tends to increase, and as a result, the critical film thickness of the barrier layer decreases, so that a sufficient film thickness can be obtained. There arises a problem that the barrier layer cannot be formed. That is, particularly in the p-type barrier layer, it is important to select a material having a lattice constant close to that of the active layer and a large band offset of the conduction band. And the infrared sensor of patent document 2 which uses AlInAsSb as a p-type barrier layer has the problem that a sufficient thickness barrier layer cannot be formed.

これに対して、第一態様および第二態様の赤外線センサでは、AlGaSbをp型バリア層の材料としたことで、活性層との伝導帯のバンドオフセットを大きくとることができる。また、AlGaSbは活性層の材料であるInAsSbとの格子定数が近いため、p型バリア層の膜厚を大きくすることが可能となる。また、n型バリア層の材料としてAlInAsSbを用いることで、活性層との価電子帯のバンドオフセットを大きくすることが可能となる。これにより、拡散電流を防ぐ機能を高め、赤外線センサの特性を向上させることが可能となる。   On the other hand, in the infrared sensors of the first and second embodiments, the band offset of the conduction band with the active layer can be increased by using AlGaSb as the material for the p-type barrier layer. Moreover, since AlGaSb has a lattice constant close to that of InAsSb, which is the material of the active layer, the thickness of the p-type barrier layer can be increased. Further, by using AlInAsSb as the material of the n-type barrier layer, the band offset of the valence band with the active layer can be increased. Thereby, the function to prevent the diffusion current can be enhanced and the characteristics of the infrared sensor can be improved.

p型バリア層の形成時に使用されるp型ドーパントとしては、Be、Zn、Cd、C、Mg、Geなどが一般的である。特に、Znは、活性化率が高く、毒性も低いため、好んで用いられる。しかし、Znは、蒸気圧が高く制御が困難であることや、チャンバ内に残留するなどの懸念がある。また、n型ドーパントとp型ドーパントを同じにできれば、量産性の向上にもつながる。
第一態様および第二態様の赤外線センサでは、n型バリア層の材料としてAlInAsSbを用い、p型バリア層の材料としてAlGaSbを用いたことにより、n型バリア層とp型バリア層の両方において、ドーパントとしてSiを用いることができる。Siは制御性の良いドーパントであるため、各化合物半導体層を所望のドーピング濃度で形成することが容易になる。さらに、単一のドーパントでn型バリア層およびp型バリア層の両方のドーピングが可能となるため、量産性にも優れる。
As the p-type dopant used when forming the p-type barrier layer, Be, Zn, Cd, C, Mg, Ge and the like are generally used. In particular, Zn is preferably used because of its high activation rate and low toxicity. However, there is a concern that Zn has a high vapor pressure and is difficult to control and remains in the chamber. In addition, if the n-type dopant and the p-type dopant can be made the same, the productivity can be improved.
In the infrared sensor of the first aspect and the second aspect, AlInAsSb is used as the material of the n-type barrier layer, and AlGaSb is used as the material of the p-type barrier layer, so that both the n-type barrier layer and the p-type barrier layer are used. Si can be used as a dopant. Since Si is a dopant with good controllability, it becomes easy to form each compound semiconductor layer with a desired doping concentration. Further, since both the n-type barrier layer and the p-type barrier layer can be doped with a single dopant, the mass productivity is excellent.

<製法>
第一態様および第二態様の赤外線センサは、基板上に各層を形成する工程を経て製造されるが、この工程は、例えば、分子線エピタキシー(MBE)法や有機金属気相エピタキシー(MOVPE)法などで行うことができる。
<Production method>
The infrared sensor of the first embodiment and the second embodiment is manufactured through a process of forming each layer on a substrate. This process is performed by, for example, a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method. And so on.

<追加の構成>
第一態様および第二態様の赤外線センサは、n型バリア層及びp型コンタクト層上に形成される電極と、パッシベーション膜とをさらに備えることができる。
第一態様および第二態様の赤外線センサは、基板上に複数形成して、電気的に直列接続する構造としてもよい。このような構造とすることで、単一の赤外線センサの出力を足し合わせることが可能となり、出力を飛躍的に向上させることができる。
また、第一態様または第二態様の赤外線センサと、この赤外線センサから出力される電気信号を処理する集積回路部とを、同一パッケージ内にハイブリッドに形成しても良い。赤外線センサと集積回路部との電気的な接続法は特に限定されない。パッケージに関しても、赤外線の透過率が高い材料であれば特に制限はなく、中空パッケージなどを用いても良い。
<Additional configuration>
The infrared sensor of the first aspect and the second aspect can further include an electrode formed on the n-type barrier layer and the p-type contact layer, and a passivation film.
A plurality of infrared sensors according to the first and second aspects may be formed on a substrate and electrically connected in series. With such a structure, it becomes possible to add the outputs of a single infrared sensor, and the output can be dramatically improved.
Moreover, you may form the infrared sensor of a 1st aspect or a 2nd aspect, and the integrated circuit part which processes the electric signal output from this infrared sensor in a hybrid in the same package. The electrical connection method between the infrared sensor and the integrated circuit portion is not particularly limited. The package is not particularly limited as long as it has a high infrared transmittance, and a hollow package or the like may be used.

また、特定の光の影響を完全に避けるため、赤外線センサの受光面(例えば、基板の裏面側)にフィルタを取り付けてもよい。さらに、検知する距離や方向性を定め、集光性をより高めるため、赤外線センサの受光面(例えば、基板の裏面側)にフレネルレンズを設けてもよい。   In order to completely avoid the influence of specific light, a filter may be attached to the light receiving surface of the infrared sensor (for example, the back side of the substrate). Furthermore, a Fresnel lens may be provided on the light receiving surface of the infrared sensor (for example, the back side of the substrate) in order to determine the distance and directionality to be detected and to further improve the light collecting property.

<各構成についての詳述>
(基板)
基板は、その上に化合物半導体層を成長できるものであれば特に制限されず、GaAs基板、Si基板などの単結晶基板などが好ましい。また、それらの単結晶基板がドナー不純物やアクセプタ不純物によって、n型やp型にドーピングされていても良い。
単結晶基板の面方位は、特に制限はないが、(100)、(111)、(110)等が好ましい。また、これらの面方位に対して1°から5°傾けた面方位を用いることもできる。
<Details about each configuration>
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as a compound semiconductor layer can be grown thereon, and a single crystal substrate such as a GaAs substrate or a Si substrate is preferable. Further, these single crystal substrates may be doped n-type or p-type with donor impurities or acceptor impurities.
The plane orientation of the single crystal substrate is not particularly limited, but (100), (111), (110) and the like are preferable. Further, it is possible to use a plane orientation inclined by 1 ° to 5 ° with respect to these plane orientations.

基板の表面上に形成された複数個の赤外線センサを、電極で直列接続して用いる場合、各赤外線センサは電極以外の部分では絶縁分離されていることが好ましい。従って、基板としては、半絶縁性の基板か、基板上に形成する各層の積層体と基板とを絶縁分離可能な基板を用いることが好ましい。
さらに、基板として、赤外線を透過する材料を用いることにより、赤外線を基板の裏面側から入射させることが可能となる。この場合、電極により赤外光が遮られることがないため、素子の受光面積をより広く取ることができる点で好ましい。このような基板の材料としては、半絶縁性のSiやGaAs等が好ましい。
通常行われるように、基板の表面を平坦化させ、清浄化させる目的で、基板と同じ材質の半導体層を基板上に形成したものを、基板として使用しても良い。GaAs基板上にGaAs層を形成したものを基板として使用することは、この最も代表的な例である。
When a plurality of infrared sensors formed on the surface of the substrate are used by being connected in series with electrodes, it is preferable that each infrared sensor is insulated and separated at portions other than the electrodes. Therefore, as the substrate, it is preferable to use a semi-insulating substrate or a substrate capable of insulating and separating the stacked body of each layer formed on the substrate and the substrate.
Furthermore, by using a material that transmits infrared rays as the substrate, infrared rays can be incident from the back side of the substrate. In this case, the infrared light is not blocked by the electrode, which is preferable in that the light receiving area of the element can be increased. As a material for such a substrate, semi-insulating Si, GaAs or the like is preferable.
As is usually done, for the purpose of flattening and cleaning the surface of the substrate, a substrate formed with a semiconductor layer made of the same material as the substrate may be used as the substrate. The most representative example of this is that a GaAs layer formed on a GaAs substrate is used as the substrate.

(バッファ層)
第一態様の赤外線センサは、基板とn型コンタクト層との間にバッファ層をさらに備えることが好ましい。バッファ層は基板の表面上に形成される。バッファ層は、その上に形成される全ての結晶性を改善するための層として機能する。これにより、結晶性の良い(欠陥の少ない)活性層を得ることができる。
また、第二態様の赤外線センサにおいて、基板とp型コンタクト層との間にバッファ層をさらに備えてもよい。
(Buffer layer)
The infrared sensor of the first aspect preferably further includes a buffer layer between the substrate and the n-type contact layer. The buffer layer is formed on the surface of the substrate. The buffer layer functions as a layer for improving all crystallinity formed thereon. Thereby, an active layer with good crystallinity (with few defects) can be obtained.
In the infrared sensor of the second aspect, a buffer layer may be further provided between the substrate and the p-type contact layer.

バッファ層の材料としては、InSb、InAs、InAsSb、AlInSb、GaInSb、AlGaInSb、AlInAsSb、GaInAsSb、AlGaInAsSb、AlSb、GaSb、AlGaSb、AlAsSb、GaAsSb、AlGaAsSbなどが挙げられる。バッファ層は、これらのうちの一つの材料からなる単層でも良いし、複数の層が積層された多層でも良い。また、材料の組成を連続的或いは階段状に変化させながら、格子定数をその上に形成する層(n型コンタクト層やp型コンタクト層)の組成に近づけるように形成された、グレーデッドバッファ層を用いても良い。
GaSb単層膜及びAlGaSb単層膜は、(a)結晶性が良好な膜を成膜し易い、(b)InAsSbを含む活性層との格子不整合をゼロに近づけることが可能、(c)単層膜の方が、グレーデッド層などと比較して膜厚が薄くて済むので、形成時間が短くて済む、などの観点から、バッファ層の材料として好ましい。
Examples of the material for the buffer layer include InSb, InAs, InAsSb, AlInSb, GaInSb, AlGaInSb, AlInAsSb, GaInAsSb, AlGaInAsSb, AlSb, GaSb, AlGaSb, AlAsSb, GaAsSb, and AlGaAsSb. The buffer layer may be a single layer made of one of these materials or a multilayer in which a plurality of layers are stacked. In addition, a graded buffer layer formed so that the lattice constant is close to the composition of the layer (n-type contact layer or p-type contact layer) formed thereon while changing the composition of the material continuously or stepwise. May be used.
The GaSb single layer film and the AlGaSb single layer film can be (a) easy to form a film with good crystallinity, (b) the lattice mismatch with the active layer containing InAsSb can be brought close to zero, (c) A single layer film is preferable as a material for the buffer layer from the viewpoint that a film thickness may be smaller than that of a graded layer or the like, and a formation time may be shortened.

バッファ層がAlGaSb単層膜の場合、AlyGa(1-y)Sb(0≦y≦1)のAl組成比yが大きくなると電気抵抗は高くなるが、結晶性は悪くなる傾向がある。そのためAl組成比yは所望の抵抗、結晶性に応じて適宜選択する。AlyGa(1-y)Sb(0≦y≦1)のAl組成比yが大きすぎると酸化腐食しやすくなるため、酸化、腐食のしやすさの観点からは、Al組成比yを0以上0.8以下とすることが好ましい。
また、GaSb単層膜はAlGaSb単層膜よりも、結晶性が良好な膜に成膜できるため、良好な結晶性を得るという観点からは、GaSb単層膜を用いることがより好ましい。
In the case where the buffer layer is an AlGaSb single layer film, when the Al composition ratio y of Al y Ga (1-y) Sb (0 ≦ y ≦ 1) increases, the electrical resistance increases, but the crystallinity tends to deteriorate. Therefore, the Al composition ratio y is appropriately selected according to the desired resistance and crystallinity. If the Al composition ratio y of Al y Ga (1-y) Sb (0 ≦ y ≦ 1) is too large, oxidation corrosion tends to occur. Therefore, from the viewpoint of easy oxidation and corrosion, the Al composition ratio y is set to 0. It is preferable that it is 0.8 or more.
Moreover, since the GaSb single layer film can be formed into a film having better crystallinity than the AlGaSb single layer film, it is more preferable to use the GaSb single layer film from the viewpoint of obtaining good crystallinity.

第一態様の赤外線センサの好ましい形態である「基板がGaAs基板であり、基板とn型コンタクト層の間に、AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなるバッファ層をさらに備える構成」では、AlGaSbをバッファ層の材料として用い、上述のようにAl組成比を大きくしてバッファ層の電気抵抗を高くすることで、バッファ層がノンドープで絶縁層として機能する。これにより、バッファ層はPIN構造に寄与しない層とすることができるため好ましい。
バッファ層の膜厚は、薄すぎると活性層の結晶性改善の効果がなくなり、厚すぎると形成に時間がかかるとともに素子分離のためのメサエッチング工程が困難になるため、0.3μm以上2μm以下が好ましい。
In a preferred embodiment of the infrared sensor of the first aspect, “a substrate is a GaAs substrate, and a buffer layer made of a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb is further provided between the substrate and the n-type contact layer”, the AlGaSb Is used as a material for the buffer layer, and as described above, the Al composition ratio is increased to increase the electric resistance of the buffer layer, so that the buffer layer functions as an insulating layer without doping. This is preferable because the buffer layer can be a layer that does not contribute to the PIN structure.
If the thickness of the buffer layer is too thin, the effect of improving the crystallinity of the active layer is lost, and if it is too thick, it takes time to form and the mesa etching process for element isolation becomes difficult, so 0.3 μm to 2 μm Is preferred.

GaSb単層膜及びAlGaSb単層膜をバッファ層として用いる場合、ノンドープでも良いし、n型或いはp型にドーピングしても良い。
バッファ層上にn型コンタクト層を形成する場合、ノンドープのGaSb、AlGaSbの単層膜上にn型コンタクト層を形成しても良いし、n型にドープしたGaSb、AlGaSbの単層膜をそのままn型コンタクト層として兼用しても良い。
但し、GaSbやAlGaSbの単層膜をn型化するためには、蒸気圧が低いSiやSnなどのIV族元素は、p型ドーパントとして働くため用いることはできず、蒸気圧が高く、毒性もあるVI族元素であるTeなどを用いなければならない。Teなどを用いる場合には、蒸気圧が高いためその制御が難しい、或いは成膜装置のチャンバ汚染などの懸念がある。
When a GaSb single layer film and an AlGaSb single layer film are used as a buffer layer, they may be non-doped, or may be doped n-type or p-type.
When an n-type contact layer is formed on the buffer layer, an n-type contact layer may be formed on a non-doped GaSb or AlGaSb single-layer film, or an n-type doped GaSb or AlGaSb single-layer film may be used as it is. It may also be used as an n-type contact layer.
However, in order to make a GaSb or AlGaSb single layer film n-type, group IV elements such as Si and Sn having a low vapor pressure cannot be used because they act as p-type dopants, have a high vapor pressure, and are toxic. There is also a certain group VI element such as Te. When Te or the like is used, there is a concern that the control is difficult because the vapor pressure is high, or the chamber of the film forming apparatus is contaminated.

すなわち、バッファ層上にn型コンタクト層を形成する場合には、ノンドープのGaSbやAlGaSbの単層膜をバッファ層として用いることが好ましい。
一方、バッファ層上にp型コンタクト層を形成する場合には、p型にドープしたGaSb、AlGaSbの単層膜をそのままp型コンタクト層として兼用しても良い。GaSb、AlGaSbの単層膜のp型化に関しては、蒸気圧が低く、最も一般的に用いられるIV族元素であるSiをドーパントとして用いることができるので好ましい。
That is, when an n-type contact layer is formed on the buffer layer, it is preferable to use a non-doped GaSb or AlGaSb single layer film as the buffer layer.
On the other hand, when a p-type contact layer is formed on the buffer layer, a p-type doped GaSb or AlGaSb single layer film may be used as a p-type contact layer as it is. Regarding the p-type conversion of GaSb and AlGaSb single layer films, the vapor pressure is low, and Si, which is the most commonly used group IV element, can be used as a dopant.

(n型コンタクト層)
n型コンタクト層は、活性層が赤外線を吸収することにより発生した光電流を取り出すための、電極とのコンタクト層として機能する。n型コンタクト層の材料としては、InSb 、InAs 、InAsSb、AlInSb、GaInSb、AlGaInSb、AlInAsSb、GaInAsSb、AlGaInAsSb、AlSb、GaSb、AlGaSb、AlAsSb、GaAsSb、AlGaAsSbなどが挙げられる。
n型コンタクト層のシート抵抗は、熱ノイズであるジョンソンノイズの原因となるため、シート抵抗はできるだけ小さい方が良い。n型コンタクト層には、コンタクト抵抗を下げるために十分なドーピングがされることが必要である。そのため、ドーピング濃度としては、1×1018/cm3以上が好ましい。n型ドーパントとしてはSi、Sn、S、Se、Te、Geなどが挙げられる。
(N-type contact layer)
The n-type contact layer functions as a contact layer with the electrode for taking out a photocurrent generated when the active layer absorbs infrared rays. Examples of the material of the n-type contact layer include InSb, InAs, InAsSb, AlInSb, GaInSb, AlGaInSb, AlInAsSb, GaInAsSb, AlGaInAsSb, AlSb, GaSb, AlGaSb, AlAsSb, GaAsSb, and AlGaAsSb.
Since the sheet resistance of the n-type contact layer causes Johnson noise that is thermal noise, the sheet resistance is preferably as small as possible. The n-type contact layer needs to be sufficiently doped to reduce contact resistance. Therefore, the doping concentration is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or more. Examples of the n-type dopant include Si, Sn, S, Se, Te, and Ge.

n型コンタクト層の材料としては、(d)活性層をなすInAsSbと格子定数が近い、(e)蒸気圧が低く、最も一般的に用いられるIV族元素であるSiをドーパントとして用いることができる、(f)シート抵抗を小さくできる、という観点から、InAsまたはInAsSbであることが特に好ましい。活性層と同じ材料であるInAsSbを用いると格子定数を完全に一致させることができるため、さらに好ましい。
n型コンタクト層の膜厚は、シート抵抗を下げるために、なるべく厚い方が好ましい。しかし、厚すぎると形成に時間がかかるとともに素子分離のためのメサエッチング工程が困難になる。このため、n型コンタクト層の膜厚としては、0.1μm以上1μm以下が好ましい範囲として挙げられる。
As a material of the n-type contact layer, (d) InAsSb forming the active layer is close to the lattice constant, (e) the vapor pressure is low, and Si, which is the most commonly used group IV element, can be used as a dopant. (F) InAs or InAsSb is particularly preferable from the viewpoint that sheet resistance can be reduced. The use of InAsSb, which is the same material as the active layer, is more preferable because the lattice constant can be made to coincide completely.
The thickness of the n-type contact layer is preferably as thick as possible in order to reduce the sheet resistance. However, if it is too thick, it takes time to form and a mesa etching process for element isolation becomes difficult. For this reason, as a film thickness of an n-type contact layer, 0.1 to 1 micrometer is mentioned as a preferable range.

(n型バリア層)
第一態様および第二態様赤外線センサのn型バリア層は、AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなり、活性層からの拡散電流を防ぐ機能を有する。InAsSbからなる活性層に対してバンドギャップの大きいAlInAsSbをn型バリア層として用いることで、価電子帯のバンドオフセットが大きく取れる。
活性層とn型バリア層の格子定数が異なる場合、n型バリア層の膜厚が臨界膜厚を超えると、n型バリア層の結晶性が劣化するため、材料選択の際には、伝導帯或いは価電子帯のバンドオフセットおよび結晶性劣化の両方を考慮する必要がある。n型バリア層の膜厚を厚くするという観点からは、活性層とn型バリア層の格子定数の差はなるべく小さい方が好ましい。
(N-type barrier layer)
1st aspect and 2nd aspect The n-type barrier layer of an infrared sensor consists of a compound semiconductor layer which has AlInAsSb as a main component, and has a function which prevents the diffused current from an active layer. By using AlInAsSb having a large band gap as an n-type barrier layer with respect to the active layer made of InAsSb, a large band offset of the valence band can be obtained.
When the lattice constants of the active layer and the n-type barrier layer are different, if the thickness of the n-type barrier layer exceeds the critical thickness, the crystallinity of the n-type barrier layer deteriorates. Alternatively, it is necessary to consider both the band offset of the valence band and the deterioration of crystallinity. From the viewpoint of increasing the thickness of the n-type barrier layer, the difference in lattice constant between the active layer and the n-type barrier layer is preferably as small as possible.

また、n型バリア層は、拡散電流を防ぐ機能を有するだけでなく、活性層で発生した電子、正孔が、光電流として流れ込む機能も有する。そのため、n型バリア層は十分なドーピングがなされている必要があり、ドーピング濃度は1×1018/cm3以上であることが好ましい。n型ドーパントとしてはSi、Sn、S、Se、Te、Geなどが挙げられる。
n型バリア層の材料としてAlInAsSbを用いることで、InAsSbからなる活性層とn型バリア層との格子定数が近くなるとともに、蒸気圧が低く、最も一般的に用いられるIV族元素であるSiをn型ドーパントとして用いることができる。
The n-type barrier layer not only has a function of preventing a diffusion current, but also has a function of allowing electrons and holes generated in the active layer to flow as a photocurrent. Therefore, the n-type barrier layer needs to be sufficiently doped, and the doping concentration is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or more. Examples of the n-type dopant include Si, Sn, S, Se, Te, and Ge.
By using AlInAsSb as the material of the n-type barrier layer, the lattice constant between the active layer made of InAsSb and the n-type barrier layer is close, the vapor pressure is low, and Si, which is the most commonly used group IV element, is changed. It can be used as an n-type dopant.

この場合、AlInAsSbのAl組成比が小さすぎると十分な価電子帯のバンドオフセットを確保できず、また、AlInAsSbのAl組成比が大きすぎるとInAsSbを含む活性層との格子定数の差が大きくなり、n型バリア層の臨界膜厚が小さくなるため、n型バリア層として十分な膜厚を確保できなくなる。そのため、AlInAsSbのAl組成比は0.1以上0.5以下が好ましい。
n型バリア層の膜厚は、赤外線センサの抵抗を下げるために、なるべく薄い方が良いが、電極と活性層との間にトンネルリークが発生しないだけの膜厚は必要となる。このため、n型バリア層の膜厚は0.01μm以上が好ましく、より好ましくは0.02μm以上である。なお、n型バリア層の膜厚の上限については、活性層とn型バリア層との格子定数との差によって決まる臨界膜厚によって制限される。
In this case, if the Al composition ratio of AlInAsSb is too small, a sufficient valence band offset cannot be secured, and if the Al composition ratio of AlInAsSb is too large, the difference in lattice constant from the active layer containing InAsSb increases. Since the critical film thickness of the n-type barrier layer becomes small, a sufficient film thickness as the n-type barrier layer cannot be secured. Therefore, the Al composition ratio of AlInAsSb is preferably 0.1 or more and 0.5 or less.
The thickness of the n-type barrier layer is preferably as thin as possible in order to reduce the resistance of the infrared sensor. However, a thickness that does not cause tunnel leakage between the electrode and the active layer is required. For this reason, the film thickness of the n-type barrier layer is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more. Note that the upper limit of the thickness of the n-type barrier layer is limited by the critical thickness determined by the difference between the lattice constants of the active layer and the n-type barrier layer.

(活性層)
第一態様および第二態様赤外線センサの活性層はInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)からなる。活性層のAs組成比xは、特に限定されないが、As組成比xを所望の値に設定することで、赤外線検出のピーク波長を、3μmから10μmの広範囲にわたり制御することが可能である。バッファ層としてAlGaSb、GaSbを用いた場合には、活性層のInAsSbの格子定数がバッファ層の格子定数に近い方が良好な結晶が得られるため、As組成比xは0.7以上1以下が好ましい。
活性層の膜厚は、光吸収量を増やすためには厚い方が好ましいが、厚すぎると形成に時間がかかるとともに素子分離のためのメサエッチング工程が困難になるため、0.5μm以上3μm以下が好ましい。
(Active layer)
The active layer of the first and second embodiments of the infrared sensor is made of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1). The As composition ratio x of the active layer is not particularly limited, but the peak wavelength of infrared detection can be controlled over a wide range of 3 μm to 10 μm by setting the As composition ratio x to a desired value. When AlGaSb or GaSb is used as the buffer layer, a better crystal is obtained when the lattice constant of InAsSb in the active layer is closer to the lattice constant of the buffer layer, so that the As composition ratio x is 0.7 or more and 1 or less. preferable.
The thickness of the active layer is preferably thick in order to increase the amount of light absorption, but if it is too thick, it takes time to form and the mesa etching process for element isolation becomes difficult, so 0.5 μm or more and 3 μm or less Is preferred.

活性層はノンドープのものでも良いし、n型やp型にドーピングされたものでもよい。InAsSbはバンドギャップが非常に小さいため、真性キャリア密度が非常に大きい。このことは、拡散電流の増大や、オージェ再結合過程の促進をもたらす。活性層をp型にドーピングすることで、これらの影響を低減することができる。ドーピング量は適宜設定される。
InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)からなる活性層のp型ドーパントとしては、一般的にはBe、Zn、Cd、C、Mg、Geなどが好ましく用いられるが、Znは活性化率が高く、毒性も低いため、より好ましく用いられる。
The active layer may be non-doped or may be doped n-type or p-type. Since InAsSb has a very small band gap, the intrinsic carrier density is very large. This leads to an increase in diffusion current and acceleration of the Auger recombination process. These effects can be reduced by doping the active layer p-type. The doping amount is set as appropriate.
In general, Be, Zn, Cd, C, Mg, Ge, etc. are preferably used as the p-type dopant of the active layer made of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1). Since activation rate is high and toxicity is low, it is more preferably used.

(p型バリア層)
第一態様および第二態様赤外線センサのp型バリア層は、AlGaSb主成分とする化合物半導体層からなり、活性層からの拡散電流を防ぐ機能を有する。InAsSbからなる活性層に対してバンドギャップの大きいAlGaSbをp型バリア層の材料として用いることで、伝導帯のバンドオフセットが大きく取れる。
また、p型バリア層は、拡散電流を防ぐ機能を有するだけでなく、活性層で発生した電子、正孔が、光電流として流れ込む機能も有する。そのため、p型バリア層は十分なドーピングがなされている必要があり、ドーピング濃度は1×1018/cm3以上であるが好ましい。
(P-type barrier layer)
The p-type barrier layer of the infrared sensor of the first aspect and the second aspect is composed of a compound semiconductor layer containing AlGaSb as a main component and has a function of preventing a diffusion current from the active layer. By using AlGaSb having a large band gap as a material of the p-type barrier layer with respect to the active layer made of InAsSb, a large band offset of the conduction band can be obtained.
The p-type barrier layer not only has a function of preventing a diffusion current but also has a function of allowing electrons and holes generated in the active layer to flow as a photocurrent. Therefore, the p-type barrier layer needs to be sufficiently doped, and the doping concentration is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or more.

p型ドーパントとしては、Be、Zn、Cd、C、Mg、Geなどが挙げられる。Siは、一般的にはn型ドーパントとして知られているが、AlGaSbに対してはp型ドーパントとして用いることができる。
p型バリア層の材料としてAlGaSbを用いることで、InAsSbからなる活性層とp型バリア層との格子定数が近くなるとともに、蒸気圧が低く、最も一般的に用いられるIV族元素であるSiをp型ドーパントとして用いることができ、さらに、伝導帯のバンドオフセットを大きくできる。
Examples of the p-type dopant include Be, Zn, Cd, C, Mg, and Ge. Si is generally known as an n-type dopant, but can be used as a p-type dopant for AlGaSb.
By using AlGaSb as the material of the p-type barrier layer, the lattice constant between the active layer made of InAsSb and the p-type barrier layer is close, the vapor pressure is low, and Si, which is the most commonly used group IV element, is changed. It can be used as a p-type dopant, and the band offset of the conduction band can be increased.

活性層をなすInAsSbとの格子定数の差が十分小さいため、p型バリア層のAlGaSbのAl組成比は臨界膜厚によって制約されないが、Al組成比が大きすぎると酸化、腐食などの懸念があるため、Al組成比は0以上0.8以下が好ましい。
p型バリア層の膜厚は、センサの素子抵抗を下げるために、なるべく薄い方が良いが、電極と活性層との間にトンネルリークが発生しないだけの膜厚が必要である。このため、p型バリア層の膜厚は0.01μm以上が好ましく、より好ましくは0.02μm以上である。なお、p型バリア層の膜厚の上限については、活性層とn型バリア層との格子定数との差によって決まる臨界膜厚によって制限される。
Since the difference in lattice constant from InAsSb forming the active layer is sufficiently small, the Al composition ratio of AlGaSb in the p-type barrier layer is not limited by the critical film thickness, but if the Al composition ratio is too large, there are concerns about oxidation, corrosion, and the like. Therefore, the Al composition ratio is preferably 0 or more and 0.8 or less.
The thickness of the p-type barrier layer is preferably as thin as possible in order to reduce the element resistance of the sensor. However, the thickness of the p-type barrier layer is required so as not to cause a tunnel leak between the electrode and the active layer. For this reason, the film thickness of the p-type barrier layer is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more. Note that the upper limit of the thickness of the p-type barrier layer is limited by the critical thickness determined by the difference between the lattice constants of the active layer and the n-type barrier layer.

(p型コンタクト層)
p型コンタクト層は、活性層が赤外線を吸収することにより発生した光電流を取り出すための、電極とのコンタクト層として機能する。p型コンタクト層の材料としては、InSb、InAs、InAsSb、AlInSb、GaInSb、AlGaInSb、AlInAsSb、GaInAsSb、AlGaInAsSb、AlSb、GaSb、AlGaSb、AlAsSb、GaAsSb、AlGaAsSbなどが挙げられる。
p型コンタクト層のシート抵抗は、熱ノイズであるジョンソンノイズの原因となるため、シート抵抗はできるだけ小さい方が良い。p型コンタクト層には、コンタクト抵抗を下げるために十分なドーピングがされることが必要である。そのため、ドーピング濃度としては、1×1018/cm3以上が好ましい。p型ドーパントとしては、Be、Zn、Cd、C、Mg、Geなどが挙げられる。
(P-type contact layer)
The p-type contact layer functions as a contact layer with the electrode for taking out a photocurrent generated when the active layer absorbs infrared rays. Examples of the material of the p-type contact layer include InSb, InAs, InAsSb, AlInSb, GaInSb, AlGaInSb, AlInAsSb, GaInAsSb, AlGaInAsSb, AlSb, GaSb, AlGaSb, AlAsSb, GaAsSb, and AlGaAsSb.
Since the sheet resistance of the p-type contact layer causes Johnson noise, which is thermal noise, the sheet resistance should be as small as possible. The p-type contact layer needs to be sufficiently doped to reduce the contact resistance. Therefore, the doping concentration is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or more. Examples of the p-type dopant include Be, Zn, Cd, C, Mg, and Ge.

p型コンタクト層の材料としては、(d)活性層をなすInAsSbと格子定数が近い、(e)蒸気圧が低く、最も一般的に用いられるIV族元素であるSiをドーパントとして用いることができる、(f)シート抵抗を小さくできる、という観点から、AlGaSb、GaSbが好ましい。p型コンタクト層の材料がGaSbであると、AlGaSbである場合よりもシート抵抗を小さくできるため、好ましい。
また、In組成を制御することでInAsSbと格子整合が可能であるため、GaInSbをp型コンタクト層の材料として用いることも好ましい。
p型コンタクト層の膜厚は、シート抵抗を下げるために、なるべく厚い方が好ましい。しかし、厚すぎると形成に時間がかかり、かつ、素子分離のためのメサエッチング工程が困難になる。このため、p型コンタクト層の膜厚は0.1μm以上1μm以下が好ましい範囲として挙げられる。
As a material of the p-type contact layer, (d) the lattice constant is close to that of InAsSb forming the active layer, (e) Si, which is the most commonly used group IV element, can be used as a dopant. (F) AlGaSb and GaSb are preferable from the viewpoint that sheet resistance can be reduced. It is preferable that the material of the p-type contact layer is GaSb because the sheet resistance can be made smaller than that in the case of AlGaSb.
In addition, since lattice matching with InAsSb is possible by controlling the In composition, it is also preferable to use GaInSb as the material of the p-type contact layer.
The p-type contact layer is preferably as thick as possible in order to reduce the sheet resistance. However, if it is too thick, it takes time to form and a mesa etching process for element isolation becomes difficult. For this reason, the preferable thickness of the p-type contact layer is 0.1 μm or more and 1 μm or less.

(パッシベーション膜)
パッシベーション膜は、絶縁性の膜であれば特に限定されない。パッシベーション膜の材料として、シリコン窒化膜(Si34)、シリコン酸化膜(SiO2)又はシリコン酸化窒化膜(SiON)などが挙げられる。
(電極)
電極としては、p型コンタクト層に電気的に接続するp型電極と、n型コンタクト層に電気的に接続するn型電極がある。電極は、導電性の膜で構成されていれば特に限定されず、Au/TiやAu/Cr等の積層膜(上層/下層)などが挙げられる。
(Passivation film)
The passivation film is not particularly limited as long as it is an insulating film. Examples of the material for the passivation film include a silicon nitride film (Si 3 N 4 ), a silicon oxide film (SiO 2 ), and a silicon oxynitride film (SiON).
(electrode)
The electrodes include a p-type electrode that is electrically connected to the p-type contact layer and an n-type electrode that is electrically connected to the n-type contact layer. The electrode is not particularly limited as long as it is composed of a conductive film, and examples thereof include a laminated film (upper layer / lower layer) such as Au / Ti and Au / Cr.

〔実施形態〕
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
Embodiment
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to embodiment shown below. In the embodiment described below, a technically preferable limitation is made for carrying out the present invention, but this limitation is not an essential requirement of the present invention.
Note that in the drawings used in the following description, the dimensional relationships of the respective parts illustrated may be different from the actual dimensional relationships.

<第一実施形態>
(構成)
第一実施形態の赤外線センサは、図3に示すように、基板1と、バッファ層7と、n型コンタクト層2と、n型バリア層3と、活性層4と、p型バリア層5と、p型コンタクト層6と、n型電極8と、p型電極9と、パッシベーション膜10とを備えている。
基板1上に、バッファ層7、n型コンタクト層2、n型バリア層3、活性層4、p型バリア層5、およびp型コンタクト層6が、この順に形成されている。つまり、バッファ層7、n型コンタクト層2、n型バリア層3、活性層4、p型バリア層5、およびp型コンタクト層6からなる化合物半導体積層体が、基板1上に形成されている。
バッファ層7およびn型コンタクト層2の幅は、n型バリア層3、活性層4、p型バリア層5、およびp型コンタクト層6の幅より大きい。つまり、n型コンタクト層2とn型バリア層3との間に段差を有する。この段差により生じたn型コンタクト層2の上面にn型電極8が形成され、p型コンタクト層6の上面にp型電極9が形成されている。
<First embodiment>
(Constitution)
As shown in FIG. 3, the infrared sensor according to the first embodiment includes a substrate 1, a buffer layer 7, an n-type contact layer 2, an n-type barrier layer 3, an active layer 4, and a p-type barrier layer 5. , A p-type contact layer 6, an n-type electrode 8, a p-type electrode 9, and a passivation film 10.
On the substrate 1, a buffer layer 7, an n-type contact layer 2, an n-type barrier layer 3, an active layer 4, a p-type barrier layer 5, and a p-type contact layer 6 are formed in this order. That is, a compound semiconductor stacked body including the buffer layer 7, the n-type contact layer 2, the n-type barrier layer 3, the active layer 4, the p-type barrier layer 5, and the p-type contact layer 6 is formed on the substrate 1. .
The widths of the buffer layer 7 and the n-type contact layer 2 are larger than the widths of the n-type barrier layer 3, the active layer 4, the p-type barrier layer 5, and the p-type contact layer 6. That is, there is a step between the n-type contact layer 2 and the n-type barrier layer 3. An n-type electrode 8 is formed on the upper surface of the n-type contact layer 2 generated by this step, and a p-type electrode 9 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 6.

パッシベーション膜10により、基板1の上面、化合物半導体積層体の側面および上面が覆われている。n型電極8とp型電極9の上部はパッシベーション膜10から露出している。
基板1はGaAsからなる。バッファ層7はAlGaSbからなる。n型コンタクト層2はSi(n型ドーパント)を含むInAsSbからなる。n型バリア層3はSi(n型ドーパント)を含むAlInAsSbからなる。活性層4はInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)からなる。p型バリア層5はSi(p型ドーパント)を含むAlGaSbからなる。p型コンタクト層6はSi(p型ドーパント)を含むGaSbまたはGaInSbからなる。n型電極8はAu/Tiからなる。p型電極9はAu/Tiからなる。パッシベーション膜10はシリコン窒化物からなる。
The passivation film 10 covers the upper surface of the substrate 1, the side surfaces and the upper surface of the compound semiconductor stacked body. Upper portions of the n-type electrode 8 and the p-type electrode 9 are exposed from the passivation film 10.
The substrate 1 is made of GaAs. The buffer layer 7 is made of AlGaSb. The n-type contact layer 2 is made of InAsSb containing Si (n-type dopant). The n-type barrier layer 3 is made of AlInAsSb containing Si (n-type dopant). The active layer 4 is made of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1). The p-type barrier layer 5 is made of AlGaSb containing Si (p-type dopant). The p-type contact layer 6 is made of GaSb or GaInSb containing Si (p-type dopant). The n-type electrode 8 is made of Au / Ti. The p-type electrode 9 is made of Au / Ti. The passivation film 10 is made of silicon nitride.

(作用、効果)
第一実施形態の赤外線センサによれば、Siを含むAlGaSbからなるp型バリア層5を備えることで、活性層4とp型バリア層5との伝導体のバンドオフセットを十分大きくすることができる。また、AlGaSbからなるバッファ層7を有することで、InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)からなる活性層4の結晶性が改善される。また、n型コンタクト層2が活性層4と同じInAsSbからなるため、n型コンタクト層2と活性層4の格子定数が一致する。
(Function, effect)
According to the infrared sensor of the first embodiment, the band offset of the conductor between the active layer 4 and the p-type barrier layer 5 can be sufficiently increased by including the p-type barrier layer 5 made of AlGaSb containing Si. . Further, by including the buffer layer 7 made of AlGaSb, the crystallinity of the active layer 4 made of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) is improved. Further, since the n-type contact layer 2 is made of the same InAsSb as the active layer 4, the lattice constants of the n-type contact layer 2 and the active layer 4 are the same.

また、n型バリア層3が、活性層4をなすInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)に対するバンドギャップエネルギーが大きいAlInAsSbからなるため、価電子帯のバンドオフセットが大きく取れる。また、p型コンタクト層6が、活性層4をなすInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)と格子定数が近いGaSbまたはGaInSbからなる。
以上のことから、第一実施形態の赤外線センサによれば、良好な検出特性が得られる。
また、第一実施形態の赤外線センサは、n型ドーパントおよびp型ドーパントの両方として制御性なSiを使用しているため、量産性にも優れている。
Further, since the n-type barrier layer 3 is made of AlInAsSb having a large band gap energy with respect to InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) forming the active layer 4, a large band offset of the valence band can be obtained. The p-type contact layer 6 is made of GaSb or GaInSb having a lattice constant close to that of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) forming the active layer 4.
From the above, according to the infrared sensor of the first embodiment, good detection characteristics can be obtained.
Moreover, since the infrared sensor of 1st embodiment uses controllable Si as both an n-type dopant and a p-type dopant, it is excellent also in mass-productivity.

(製造方法)
先ず、GaAsウエハ(基板1)の上面に、MBE(分子線エピタキシー)法を用いて、バッファ層7、n型コンタクト層2、n型バリア層3、活性層4、p型バリア層5、およびp型コンタクト層6を形成する。次に、酸によるウェットエッチングまたはイオンミリング法などにより、素子毎に、n型バリア層3、活性層4、p型バリア層5、およびp型コンタクト層6を、部分的に除去して、n型コンタクト層2とn型電極8とのコンタクトを取るための段差形成を行う。これにより、GaAsウエハ上に、段差を有する複数の化合物半導体積層体が形成される。
(Production method)
First, the buffer layer 7, the n-type contact layer 2, the n-type barrier layer 3, the active layer 4, the p-type barrier layer 5 are formed on the upper surface of the GaAs wafer (substrate 1) using MBE (molecular beam epitaxy). A p-type contact layer 6 is formed. Next, the n-type barrier layer 3, the active layer 4, the p-type barrier layer 5, and the p-type contact layer 6 are partially removed for each element by wet etching using an acid or an ion milling method. A step for forming contact between the n-type contact layer 2 and the n-type electrode 8 is formed. As a result, a plurality of compound semiconductor stacks having steps are formed on the GaAs wafer.

次に、段差を有する複数の化合物半導体積層体に対して、素子分離のためのメサエッチングを行う。ここでは、段差の底部に現れているn型コンタクト層とバッファ層を順次、部分的に除去する。これにより、素子分離領域には基板1の上面が露出する。
次に、シリコン窒化物からなるパッシベーション膜10により、基板1の上面及び素子分離された化合物半導体積層体の上面及び側面を覆う。
次に、パッシベーション膜10のうちn型電極8およびp型電極9を形成する部分をエッチングして貫通穴を形成する。次に、リフトオフ法などでこの貫通穴を埋めるようにAu/Ti電極を形成する。
Next, mesa etching for element isolation is performed on the plurality of compound semiconductor stacks having steps. Here, the n-type contact layer and the buffer layer appearing at the bottom of the step are partially removed sequentially. Thereby, the upper surface of the substrate 1 is exposed in the element isolation region.
Next, a passivation film 10 made of silicon nitride covers the upper surface of the substrate 1 and the upper surface and side surfaces of the compound semiconductor stacked body from which elements have been separated.
Next, a portion of the passivation film 10 where the n-type electrode 8 and the p-type electrode 9 are formed is etched to form a through hole. Next, an Au / Ti electrode is formed so as to fill the through hole by a lift-off method or the like.

<第二実施形態>
(構成)
第二実施形態の赤外線センサは、図4に示すように、基板1と、p型コンタクト層6と、p型バリア層5と、活性層4と、n型バリア層3と、n型コンタクト層2と、n型電極8と、p型電極9と、パッシベーション膜10とを備えている。
基板1上に、p型コンタクト層6と、p型バリア層5と、活性層4と、n型バリア層3と、n型コンタクト層2が、この順に形成されている。つまり、p型コンタクト層6と、p型バリア層5と、活性層4と、n型バリア層3と、およびn型コンタクト層2からなる化合物半導体積層体が、基板1上に形成されている。
<Second embodiment>
(Constitution)
As shown in FIG. 4, the infrared sensor according to the second embodiment includes a substrate 1, a p-type contact layer 6, a p-type barrier layer 5, an active layer 4, an n-type barrier layer 3, and an n-type contact layer. 2, an n-type electrode 8, a p-type electrode 9, and a passivation film 10.
A p-type contact layer 6, a p-type barrier layer 5, an active layer 4, an n-type barrier layer 3, and an n-type contact layer 2 are formed on the substrate 1 in this order. That is, a compound semiconductor stacked body including the p-type contact layer 6, the p-type barrier layer 5, the active layer 4, the n-type barrier layer 3, and the n-type contact layer 2 is formed on the substrate 1. .

p型コンタクト層6の幅は、p型バリア層5と、活性層4と、n型バリア層3と、n型コンタクト層2の幅より大きい。つまり、p型コンタクト層6とp型バリア層5との間に段差を有する。この段差により生じたp型コンタクト層6の上面にp型電極9が形成され、n型コンタクト層2の上面にn型電極8が形成されている。
パッシベーション膜10により、基板1の上面、化合物半導体積層体の側面および上面が覆われている。n型電極8とp型電極9の上部はパッシベーション膜10から露出している。
The width of the p-type contact layer 6 is larger than the widths of the p-type barrier layer 5, the active layer 4, the n-type barrier layer 3, and the n-type contact layer 2. That is, there is a step between the p-type contact layer 6 and the p-type barrier layer 5. A p-type electrode 9 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 6 generated by this step, and an n-type electrode 8 is formed on the upper surface of the n-type contact layer 2.
The passivation film 10 covers the upper surface of the substrate 1, the side surfaces and the upper surface of the compound semiconductor stacked body. Upper portions of the n-type electrode 8 and the p-type electrode 9 are exposed from the passivation film 10.

基板1はGaAsからなる。n型コンタクト層2はSi(n型ドーパント)を含むInAsSbからなる。n型バリア層3はSi(n型ドーパント)を含むAlInAsSbからなる。活性層4はInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)からなる。p型バリア層5はSi(p型ドーパント)を含むAlGaSbからなる。p型コンタクト層6はSi(p型ドーパント)を含むGaSbからなる。n型電極8はAu/Tiからなる。p型電極9はAu/Tiからなる。パッシベーション膜10はシリコン窒化物からなる。 The substrate 1 is made of GaAs. The n-type contact layer 2 is made of InAsSb containing Si (n-type dopant). The n-type barrier layer 3 is made of AlInAsSb containing Si (n-type dopant). The active layer 4 is made of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1). The p-type barrier layer 5 is made of AlGaSb containing Si (p-type dopant). The p-type contact layer 6 is made of GaSb containing Si (p-type dopant). The n-type electrode 8 is made of Au / Ti. The p-type electrode 9 is made of Au / Ti. The passivation film 10 is made of silicon nitride.

(作用、効果)
第二実施形態の赤外線センサによれば、Siを含むAlGaSbからなるp型バリア層5を備えることで、活性層4とp型バリア層5との伝導体のバンドオフセットを十分大きくすることができる。
また、n型コンタクト層2が活性層4と同じInAsSbからなるため、n型コンタクト層2と活性層4の格子定数が一致する。また、n型バリア層3が、活性層4をなすInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)に対するバンドギャップエネルギーが大きいAlInAsSbからなるため、価電子帯のバンドオフセットが大きく取れる。また、p型コンタクト層6が、活性層4をなすInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)と格子定数が近いGaSbからなることで、活性層4をなすInAsxSb(1-x)(0≦x≦1)の結晶性を良好にすることができる。
以上のことから、第二実施形態の赤外線センサによれば、良好な検出特性が得られる。
また、第二実施形態の赤外線センサは、n型ドーパントおよびp型ドーパントの両方として制御性なSiを使用しているため、量産性にも優れている。
(Function, effect)
According to the infrared sensor of the second embodiment, the band offset of the conductor between the active layer 4 and the p-type barrier layer 5 can be sufficiently increased by including the p-type barrier layer 5 made of AlGaSb containing Si. .
Further, since the n-type contact layer 2 is made of the same InAsSb as the active layer 4, the lattice constants of the n-type contact layer 2 and the active layer 4 are the same. Further, since the n-type barrier layer 3 is made of AlInAsSb having a large band gap energy with respect to InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) forming the active layer 4, a large band offset of the valence band can be obtained. The p-type contact layer 6 is made of GaSb having a lattice constant close to that of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1) forming the active layer 4, so that InAs x Sb (1 -x) The crystallinity of (0 ≦ x ≦ 1) can be improved.
From the above, according to the infrared sensor of the second embodiment, good detection characteristics can be obtained.
Moreover, since the infrared sensor of the second embodiment uses controllable Si as both the n-type dopant and the p-type dopant, it is excellent in mass productivity.

(製造方法)
第二実施形態の赤外線センサは第一実施形態の赤外線センサと化合物半導体積層体の構成が異なるため、各層の形成順が異なるが、基本的には第一実施形態に記載された方法で製造できる。
(Production method)
Since the infrared sensor of the second embodiment is different from the infrared sensor of the first embodiment in the configuration of the compound semiconductor laminate, the formation order of each layer is different, but can basically be manufactured by the method described in the first embodiment. .

以下、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
図3に示す構造の赤外線センサを以下のようにして作製した。
MBE法により、半絶縁性のGaAs単結晶からなる基板1上に、バッファ層7と、n型コンタクト層2と、n型バリア層3と、活性層4と、p型バリア層5と、p型コンタクト層6を順次積層することにより、PIN構造の化合物半導体積層体を形成した。
この積層工程では、バッファ層7としてノンドープのAl0.55Ga0.45Sb層を0.5μm形成した。n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたn型のInAs0.91Sb0.09層を0.7μm形成した。n型バリア層3としてSiを7×1018/cm3ドーピングしたn型のAl0.3In0.7As0.91Sb0.09層を0.02μm形成した。活性層4として、ノンドープのInAs0.91Sb0.09層を2μm形成した。p型バリア層5として、Siを3×1018/cm3ドーピングしたp型のAl0.4Ga0.6Sb層を0.02μm形成した。p型コンタクト層6として、Siを3×1018/cm3ドーピングしたp型のGaSb層を0.5μm形成した。
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
An infrared sensor having the structure shown in FIG. 3 was produced as follows.
On the substrate 1 made of semi-insulating GaAs single crystal, the buffer layer 7, the n-type contact layer 2, the n-type barrier layer 3, the active layer 4, the p-type barrier layer 5, and the p-type barrier layer are formed by the MBE method. By sequentially laminating the type contact layer 6, a compound semiconductor laminated body having a PIN structure was formed.
In this lamination process, a non-doped Al 0.55 Ga 0.45 Sb layer was formed as a buffer layer 7 by 0.5 μm. As the n-type contact layer 2, an n-type InAs 0.91 Sb 0.09 layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.7 μm. As the n-type barrier layer 3, an n-type Al 0.3 In 0.7 As 0.91 Sb 0.09 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. As the active layer 4, a non-doped InAs 0.91 Sb 0.09 layer having a thickness of 2 μm was formed. As the p-type barrier layer 5, a p-type Al 0.4 Ga 0.6 Sb layer doped with 3 × 10 18 / cm 3 of Si was formed to a thickness of 0.02 μm. As the p-type contact layer 6, a 0.5 μm p-type GaSb layer doped with Si at 3 × 10 18 / cm 3 was formed.

この積層工程では、蒸気圧が低いため制御が簡単で、毒性もなく一般的に用いられるSiのみをドーパントとして用いている。つまり、この方法は、PIN構造の化合物半導体積層体の作製方法として、量産性に優れた方法である。
得られた化合物半導体積層体のInAs0.91Sb0.09からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、304arcsecであった。
この化合物半導体積層体に対して以下の工程を行うことにより、実施例1の赤外線センサを作製した。
In this lamination process, since the vapor pressure is low, the control is simple, and only Si that is generally used without toxicity is used as a dopant. That is, this method is a method with excellent mass productivity as a method for manufacturing a compound semiconductor stacked body having a PIN structure.
The half width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak of the active layer 4 made of InAs 0.91 Sb 0.09 of the obtained compound semiconductor stack was evaluated to be 304 arcsec.
The infrared sensor of Example 1 was produced by performing the following processes with respect to this compound semiconductor laminated body.

まず、n型コンタクト層2とのコンタクトをとるための段差形成を、酸によるウェットエッチングまたはイオンミリング法などにより行った。次いで、段差形成がされた化合物半導体積層体に対して、素子分離のためのメサエッチングを行った。その後、SiNからなるパッシベーション膜10により、基板1の上面及び素子分離された化合物半導体積層体の上面及び側面を覆った。次いで、パッシベーション膜10の電極形成部分に貫通穴を形成した。次いで、n型コンタクト層2の段差部分上及びp型コンタクト層6上の2箇所に、Au/TiをEB(電子ビーム)蒸着し、リフトオフ法により各貫通穴にn型電極8およびp型電極9をそれぞれ形成した。
このようにして、図3に示す構造の赤外線センサを得た。
First, a step for making contact with the n-type contact layer 2 was formed by wet etching using an acid or ion milling. Next, mesa etching for element isolation was performed on the compound semiconductor stacked body on which the step was formed. Thereafter, the passivation film 10 made of SiN covered the upper surface of the substrate 1 and the upper surface and side surfaces of the compound semiconductor stacked body from which the elements were separated. Next, a through hole was formed in the electrode formation portion of the passivation film 10. Next, Au / Ti is deposited by EB (electron beam) evaporation on the stepped portion of the n-type contact layer 2 and on the p-type contact layer 6, and the n-type electrode 8 and the p-type electrode are formed in each through hole by a lift-off method. 9 were formed respectively.
In this way, an infrared sensor having the structure shown in FIG. 3 was obtained.

[実施例2]
n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたn型のInAs0.87Sb0.13層を0.7μm形成した。また、n型バリア層3としてSiを7×1018/cm3ドーピングしたn型のAl0.3In0.7As0.87Sb0.13層を0.02μm形成した。また、活性層4として、ノンドープのInAs0.87Sb0.13層を2μm形成した。また、p型コンタクト層6として、Siを3×1018/cm3ドーピングしたp型のGa0.96In0.04Sb層を0.5μm形成した。これ以外は実施例1と同じ方法でPIN構造の化合物半導体積層体を形成した。
[Example 2]
As the n-type contact layer 2, an n-type InAs 0.87 Sb 0.13 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.7 μm. Further, as the n-type barrier layer 3, an n-type Al 0.3 In 0.7 As 0.87 Sb 0.13 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the active layer 4, a non-doped InAs 0.87 Sb 0.13 layer was formed to 2 μm. Further, as the p-type contact layer 6, a 0.5 μm p-type Ga 0.96 In 0.04 Sb layer doped with Si 3 × 10 18 / cm 3 was formed. Except this, a compound semiconductor stacked body having a PIN structure was formed in the same manner as in Example 1.

得られた化合物半導体積層体のInAs0.87Sb0.13からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、306arcsecであった。
この化合物半導体積層体に対して実施例1と同じ工程を行うことにより、実施例2の赤外線センサを作製した。
When the half width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak of the active layer 4 made of InAs 0.87 Sb 0.13 of the obtained compound semiconductor laminate was evaluated, it was 306 arcsec.
The infrared sensor of Example 2 was produced by performing the same process as Example 1 with respect to this compound semiconductor laminated body.

[実施例3]
図4に示す構造の赤外線センサを以下のようにして作製した。
MBE法により、半絶縁性のGaAs単結晶からなる基板1上に、バッファ層を兼ねたp型コンタクト層6と、p型バリア層5と、活性層4と、n型バリア層3と、n型コンタクト層2を順次積層することにより、PIN逆構造の化合物半導体積層体を形成した。
この積層工程では、バッファ層を兼ねたp型コンタクト層6として、Siを3×1018/cm3ドーピングしたp型のGaSb層を1.0μm形成した。また、p型バリア層5として、Siを3×1018/cm3ドーピングしたp型のAl0.4Ga0.6Sb層を0.02μm形成した。また、活性層4として、ノンドープのInAs0.87Sb0.13層を2μm形成した。また、n型バリア層3として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたn型のAl0.3In0.7As0.87Sb0.13層を0.02μm形成した。また、n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたn型のInAs0.87Sb0.13層を0.5μm形成した。
[Example 3]
An infrared sensor having the structure shown in FIG. 4 was produced as follows.
By the MBE method, a p-type contact layer 6 also serving as a buffer layer, a p-type barrier layer 5, an active layer 4, an n-type barrier layer 3, and an n-type substrate are formed on a substrate 1 made of semi-insulating GaAs single crystal. By sequentially laminating the type contact layer 2, a compound semiconductor multilayer body having a PIN inverse structure was formed.
In this stacking step, a p-type GaSb layer doped with 3 × 10 18 / cm 3 of Si was formed as a p-type contact layer 6 also serving as a buffer layer, and a thickness of 1.0 μm was formed. As the p-type barrier layer 5, a p-type Al 0.4 Ga 0.6 Sb layer doped with Si at 3 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the active layer 4, a non-doped InAs 0.87 Sb 0.13 layer was formed to 2 μm. Further, as the n-type barrier layer 3, an n-type Al 0.3 In 0.7 As 0.87 Sb 0.13 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the n-type contact layer 2, an n-type InAs 0.87 Sb 0.13 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm.

この積層工程では、蒸気圧が低いため制御が簡単で、毒性もなく一般的に用いられるSiのみをドーパントとして用いている。つまり、この方法は、PIN逆構造の化合物半導体積層体の作製方法として、量産性に優れた方法である。
得られた化合物半導体積層体のInAs0.87Sb0.13からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、184arcsecであった。この値は、実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の値と比較して小さい。つまり、実施例3で得られた化合物半導体積層体の活性層4は実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の活性層4よりも結晶性が良好であった。
この効果が得られた理由は、実施例1および2ではAlGaSbからなるバッファ層7を厚さ0.5μmで基板1上に形成しているのに対して、実施例3ではバッファ層を兼ねたGaSbからなるp型コンタクト層6を厚さ1.0μmで形成していることによるものと推測される。
In this lamination process, since the vapor pressure is low, the control is simple, and only Si that is generally used without toxicity is used as a dopant. That is, this method is excellent in mass productivity as a method for manufacturing a compound semiconductor stacked body having a PIN inverse structure.
With respect to the active layer 4 made of InAs 0.87 Sb 0.13 of the obtained compound semiconductor laminated body, the half-value width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak was evaluated, and it was 184 arcsec. This value is small compared with the value of the compound semiconductor laminated body obtained in Examples 1 and 2. That is, the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Example 3 was better in crystallinity than the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Examples 1 and 2.
The reason why this effect was obtained was that the buffer layer 7 made of AlGaSb was formed on the substrate 1 with a thickness of 0.5 μm in Examples 1 and 2, whereas the buffer layer was used in Example 3 as well. This is presumably because the p-type contact layer 6 made of GaSb is formed with a thickness of 1.0 μm.

この化合物半導体積層体に対して以下の工程を行うことにより、実施例4の赤外線センサを作製した。
まず、p型コンタクト層6とのコンタクトをとるための段差形成を、酸によるウェットエッチングまたはイオンミリング法などにより行った。次いで、段差形成がされた化合物半導体積層体に対して、素子分離のためのメサエッチングを行った。その後、SiNからなるパッシベーション膜10により、基板1の上面及び素子分離された化合物半導体積層体の上面及び側面を覆った。次いで、パッシベーション膜10の電極形成部分に貫通穴を形成した。次いで、p型コンタクト層6の段差部分上及びn型コンタクト層2上の2箇所に、Au/TiをEB(電子ビーム)蒸着し、リフトオフ法により各貫通穴にp型電極9およびn型電極8をそれぞれ形成した。
このようにして、図4に示す構造の赤外線センサを得た。
The infrared sensor of Example 4 was produced by performing the following processes with respect to this compound semiconductor laminated body.
First, step formation for making contact with the p-type contact layer 6 was performed by wet etching using an acid or ion milling. Next, mesa etching for element isolation was performed on the compound semiconductor stacked body on which the step was formed. Thereafter, the passivation film 10 made of SiN covered the upper surface of the substrate 1 and the upper surface and side surfaces of the compound semiconductor stacked body from which the elements were separated. Next, a through hole was formed in the electrode formation portion of the passivation film 10. Next, Au / Ti is deposited by EB (electron beam) deposition on the stepped portion of the p-type contact layer 6 and on the n-type contact layer 2, and the p-type electrode 9 and the n-type electrode are placed in each through hole by a lift-off method. 8 were formed respectively.
In this way, an infrared sensor having the structure shown in FIG. 4 was obtained.

[実施例4]
活性層4として、ノンドープのInAs0.91Sb0.09層を2μm形成した。また、n型バリア層3として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたn型のAl0.3In0.7As0.91Sb0.09層を0.02μm形成した。また、n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたInAs0.91Sb0.09層を0.5μm形成した。これ以外は実施例3と同じ方法でPIN逆構造の化合物半導体積層体を形成した。
得られた化合物半導体積層体のInAs0.91Sb0.09からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、199arcsecであった。この値は、実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の値と比較して小さい。つまり、実施例4で得られた化合物半導体積層体の活性層4は実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の活性層4よりも結晶性が良好であった。
[Example 4]
As the active layer 4, a non-doped InAs 0.91 Sb 0.09 layer having a thickness of 2 μm was formed. Further, as the n-type barrier layer 3, an n-type Al 0.3 In 0.7 As 0.91 Sb 0.09 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the n-type contact layer 2, an InAs 0.91 Sb 0.09 layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm. Except this, a compound semiconductor stacked body having a PIN inverse structure was formed in the same manner as in Example 3.
The half width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak of the active layer 4 made of InAs 0.91 Sb 0.09 of the obtained compound semiconductor laminate was evaluated to be 199 arcsec. This value is small compared with the value of the compound semiconductor laminated body obtained in Examples 1 and 2. That is, the active layer 4 of the compound semiconductor stacked body obtained in Example 4 had better crystallinity than the active layer 4 of the compound semiconductor stacked body obtained in Examples 1 and 2.

この効果が得られた理由は、実施例1および2ではAlGaSbからなるバッファ層7を厚さ0.5μmで基板1上に形成しているのに対して、実施例4ではバッファ層を兼ねたGaSbからなるp型コンタクト層6を厚さ1.0μmで形成していることによるものと推測される。
この化合物半導体積層体に対して実施例3と同じ工程を行うことにより、実施例4の赤外線センサを作製した。
The reason why this effect was obtained was that the buffer layer 7 made of AlGaSb was formed on the substrate 1 with a thickness of 0.5 μm in Examples 1 and 2, whereas the buffer layer was used in Example 4 as well. This is presumably because the p-type contact layer 6 made of GaSb is formed with a thickness of 1.0 μm.
The infrared sensor of Example 4 was produced by performing the same process as Example 3 with respect to this compound semiconductor laminated body.

[実施例5]
活性層4として、ノンドープのInAs0.96Sb0.04層を2μm形成した。また、n型バリア層3として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたAl0.3In0.7As0.96Sb0.04層を0.02μm形成した。また、n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたInAs0.96Sb0.04層を0.5μm形成した。これ以外は実施例3と同じ方法でPIN逆構造の化合物半導体積層体を形成した。
得られた化合物半導体積層体のInAs0.96Sb0.04からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、203arcsecであった。この値は、実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の値と比較して小さい。つまり、実施例5で得られた化合物半導体積層体の活性層4は実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の活性層4よりも結晶性が良好であった。
[Example 5]
As the active layer 4, a 2 μm thick non-doped InAs 0.96 Sb 0.04 layer was formed. Further, as the n-type barrier layer 3, an Al 0.3 In 0.7 As 0.96 Sb 0.04 layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the n-type contact layer 2, an InAs 0.96 Sb 0.04 layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm. Except this, a compound semiconductor stacked body having a PIN inverse structure was formed in the same manner as in Example 3.
With respect to the active layer 4 made of InAs 0.96 Sb 0.04 of the obtained compound semiconductor laminated body, the half width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak was evaluated and found to be 203 arcsec. This value is small compared with the value of the compound semiconductor laminated body obtained in Examples 1 and 2. That is, the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Example 5 was better in crystallinity than the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Examples 1 and 2.

この効果が得られた理由は、実施例1および2ではAlGaSbからなるバッファ層7を厚さ0.5μmで基板1上に形成しているのに対して、実施例5ではバッファ層を兼ねたGaSbからなるp型コンタクト層6を厚さ1.0μmで形成していることによるものと推測される。
この化合物半導体積層体に対して実施例3と同じ工程を行うことにより、実施例5の赤外線センサを得た。
The reason why this effect was obtained was that the buffer layer 7 made of AlGaSb was formed on the substrate 1 with a thickness of 0.5 μm in Examples 1 and 2, whereas the buffer layer was also used in Example 5. This is presumably because the p-type contact layer 6 made of GaSb is formed with a thickness of 1.0 μm.
The infrared sensor of Example 5 was obtained by performing the same process as Example 3 with respect to this compound semiconductor laminated body.

[実施例6]
活性層4として、ノンドープのInAs0.98Sb0.02層を2μm形成した。また、n型バリア層3として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたAl0.3In0.7As0.98Sb0.02層を0.02μm形成した。また、n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたInAs0.98Sb0.02層を0.5μm形成した。これ以外は実施例3と同じ方法でPIN逆構造の化合物半導体積層体を形成した。
得られた化合物半導体積層体のInAs0.98Sb0.02からなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、248arcsecであった。この値は、実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の値と比較して小さい。つまり、実施例6で得られた化合物半導体積層体の活性層4は実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の活性層4よりも結晶性が良好であった。
[Example 6]
As the active layer 4, a 2 μm thick non-doped InAs 0.98 Sb 0.02 layer was formed. Further, as the n-type barrier layer 3, an Al 0.3 In 0.7 As 0.98 Sb 0.02 layer doped with Si 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. As the n-type contact layer 2, an InAs 0.98 Sb 0.02 layer doped with Si at 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm. Except this, a compound semiconductor stacked body having a PIN inverse structure was formed in the same manner as in Example 3.
The half width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak of the active layer 4 made of InAs 0.98 Sb 0.02 of the obtained compound semiconductor stack was evaluated to be 248 arcsec. This value is small compared with the value of the compound semiconductor laminated body obtained in Examples 1 and 2. In other words, the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Example 6 had better crystallinity than the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Examples 1 and 2.

この効果が得られた理由は、実施例1および2ではAlGaSbからなるバッファ層7を厚さ0.5μmで基板1上に形成しているのに対して、実施例6ではバッファ層を兼ねたGaSbからなるp型コンタクト層6を厚さ1.0μmで形成していることによるものと推測される。
この化合物半導体積層体に対して実施例3と同じ工程を行うことにより、実施例6の赤外線センサを得た。
The reason why this effect was obtained was that the buffer layer 7 made of AlGaSb was formed on the substrate 1 with a thickness of 0.5 μm in the examples 1 and 2, whereas the buffer layer was used in the example 6 as well. This is presumably because the p-type contact layer 6 made of GaSb is formed with a thickness of 1.0 μm.
The infrared sensor of Example 6 was obtained by performing the same process as Example 3 with respect to this compound semiconductor laminated body.

[実施例7]
活性層4として、ノンドープのInAs層を2μm形成した。また、n型バリア層3として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたAl0.3In0.7As層を0.02μm形成した。また、n型コンタクト層2として、Siを7×1018/cm3ドーピングしたInAs層を0.5μm形成した。これ以外は実施例3と同じ方法でPIN逆構造の化合物半導体積層体を形成した。
[Example 7]
As the active layer 4, a 2 μm thick non-doped InAs layer was formed. Further, as the n-type barrier layer 3, an Al 0.3 In 0.7 As layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.02 μm. Further, as the n-type contact layer 2, an InAs layer doped with Si of 7 × 10 18 / cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm. Except this, a compound semiconductor stacked body having a PIN inverse structure was formed in the same manner as in Example 3.

得られた化合物半導体積層体のInAsからなる活性層4について、X線回折ピークのロッキングカーブの半値幅(FWHM値)を評価したところ、265arcsecであった。この値は、実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の値と比較して小さい。つまり、実施例7で得られた化合物半導体積層体の活性層4は実施例1および2で得られた化合物半導体積層体の活性層4よりも結晶性が良好であった。
この効果が得られた理由は、実施例1および2ではAlGaSbからなるバッファ層7を厚さ0.5μmで基板1上に形成しているのに対して、実施例7ではバッファ層を兼ねたGaSbからなるp型コンタクト層6を厚さ1.0μmで形成していることによるものと推測される。
With respect to the active layer 4 made of InAs of the obtained compound semiconductor stack, the half-value width (FWHM value) of the rocking curve of the X-ray diffraction peak was evaluated to be 265 arcsec. This value is small compared with the value of the compound semiconductor laminated body obtained in Examples 1 and 2. That is, the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Example 7 had better crystallinity than the active layer 4 of the compound semiconductor stack obtained in Examples 1 and 2.
The reason why this effect was obtained was that the buffer layer 7 made of AlGaSb was formed on the substrate 1 with a thickness of 0.5 μm in Examples 1 and 2, whereas the buffer layer was used in Example 7 as well. This is presumably because the p-type contact layer 6 made of GaSb is formed with a thickness of 1.0 μm.

この化合物半導体積層体に対して実施例3と同じ工程を行うことにより、実施例7の赤外線センサを得た。
実施例1〜2の赤外線センサの基板以外の各層の構成と、得られた活性層のFWHM値を表1に、実施例3〜7の赤外線センサの基板以外の各層の構成と、得られた活性層のFWHM値を表2にそれぞれまとめて示す。
The infrared sensor of Example 7 was obtained by performing the same process as Example 3 with respect to this compound semiconductor laminated body.
Table 1 shows the configuration of each layer other than the substrate of the infrared sensor of Examples 1 and 2 and the FWHM value of the obtained active layer, and the configuration of each layer other than the substrate of the infrared sensor of Examples 3 to 7 was obtained. Table 2 summarizes the FWHM values of the active layers.

Figure 2018060919
Figure 2018060919

Figure 2018060919
Figure 2018060919

1 基板
2 n型コンタクト層
3 n型バリア層
4 活性層
5 p型バリア層
6 p型コンタクト層
7 バッファ層
8 n型電極
9 p型電極
10 パッシベーション膜
1 Substrate 2 n-type contact layer 3 n-type barrier layer 4 active layer 5 p-type barrier layer 6 p-type contact layer 7 buffer layer 8 n-type electrode 9 p-type electrode 10 passivation film

Claims (10)

基板と、
前記基板上に形成されたn型コンタクト層と、
AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記n型コンタクト層上に形成されたn型バリア層と、
InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなり、前記n型バリア層上に形成された活性層と、
AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記活性層上に形成されたp型バリア層と、
を備える赤外線センサ。
A substrate,
An n-type contact layer formed on the substrate;
An n-type barrier layer formed of a compound semiconductor layer containing AlInAsSb as a main component and formed on the n-type contact layer;
An active layer made of a compound semiconductor layer mainly composed of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1), and formed on the n-type barrier layer;
A p-type barrier layer formed of a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb and formed on the active layer;
Infrared sensor comprising.
前記n型コンタクト層が含むn型ドーパント、前記n型バリア層が含むn型ドーパント、および前記p型バリア層が含む型ドーパントは、Siである請求項1に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to claim 1, wherein the n-type dopant included in the n-type contact layer, the n-type dopant included in the n-type barrier layer, and the type dopant included in the p-type barrier layer are Si. 前記基板はGaAs基板であり、
AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記基板と前記n型コンタクト層との間に形成されたバッファ層を、さらに備える請求項1または請求項2に記載の赤外線センサ。
The substrate is a GaAs substrate;
The infrared sensor according to claim 1, further comprising a buffer layer made of a compound semiconductor layer containing AlGaSb as a main component and formed between the substrate and the n-type contact layer.
GaSbまたはGaInSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記p型バリア層上に形成されたp型コンタクト層を、さらに備える請求項1から請求項3の何れか一項に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a p-type contact layer made of a compound semiconductor layer containing GaSb or GaInSb as a main component and formed on the p-type barrier layer. 前記p型コンタクト層が含むp型ドーパントはSiである請求項4に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to claim 4, wherein the p-type dopant included in the p-type contact layer is Si. 基板と、
前記基板上に形成されたp型コンタクト層と、
AlGaSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記p型コンタクト層上に形成されたp型バリア層と、
InAsxSb(1-x)(0≦x≦1)を主成分とする化合物半導体層からなり、前記p型バリア層上に形成された活性層と、
AlInAsSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記活性層上に形成されたn型バリア層と、
を備える赤外線センサ。
A substrate,
A p-type contact layer formed on the substrate;
A p-type barrier layer formed of a compound semiconductor layer mainly composed of AlGaSb and formed on the p-type contact layer;
An active layer formed of a compound semiconductor layer mainly composed of InAs x Sb (1-x) (0 ≦ x ≦ 1), and formed on the p-type barrier layer;
An n-type barrier layer comprising a compound semiconductor layer mainly composed of AlInAsSb and formed on the active layer;
Infrared sensor comprising.
前記p型コンタクト層が含むp型ドーパント、前記p型バリア層が含むp型ドーパント、および前記n型バリア層が含むn型ドーパントは、Siである請求項6に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to claim 6, wherein the p-type dopant included in the p-type contact layer, the p-type dopant included in the p-type barrier layer, and the n-type dopant included in the n-type barrier layer are Si. 前記基板はGaAs基板であり、
前記p型コンタクト層が、GaSbを主成分とする化合物半導体層からなる請求項6または請求項7に記載の赤外線センサ。
The substrate is a GaAs substrate;
The infrared sensor according to claim 6, wherein the p-type contact layer is made of a compound semiconductor layer containing GaSb as a main component.
InAsSbを主成分とする化合物半導体層からなり、前記n型バリア層上に形成されたn型コンタクト層を、さらに備える請求項6から請求項8の何れか一項に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to any one of claims 6 to 8, further comprising an n-type contact layer made of a compound semiconductor layer containing InAsSb as a main component and formed on the n-type barrier layer. 前記n型コンタクト層が含むn型ドーパントはSiである請求項9に記載の赤外線センサ。   The infrared sensor according to claim 9, wherein the n-type dopant included in the n-type contact layer is Si.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI661571B (en) * 2018-07-06 2019-06-01 王俊凱 Gallium arsenide band-pass detector for detecting red light and infrared light
JP2019201091A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 住友電気工業株式会社 Semiconductor laminate and light receiving element
JP2020126977A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared light emitting element
JP2021525961A (en) * 2018-05-29 2021-09-27 アイキューイー ピーエルシーIQE plc Optoelectronic device formed over cushioning material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6908367B2 (en) * 2016-10-19 2021-07-28 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared light emitting element

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275404A (en) * 1979-10-05 1981-06-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Monolithic opto-isolator
JP2009246207A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Infrared sensor, and infrared sensor ic
JP2015090901A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 浜松ホトニクス株式会社 Infrared detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275404A (en) * 1979-10-05 1981-06-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Monolithic opto-isolator
JP2009246207A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Infrared sensor, and infrared sensor ic
JP2015090901A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 浜松ホトニクス株式会社 Infrared detector

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEI, S. ET AL.: "Dark Current Analysis of InAsSb-Based Hetero-p-i-n Mid-Infrared Photodiode", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 56, JPN6020027288, 8 November 2019 (2019-11-08), pages 4400106 - 1, ISSN: 0004314796 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019201091A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 住友電気工業株式会社 Semiconductor laminate and light receiving element
JP2021525961A (en) * 2018-05-29 2021-09-27 アイキューイー ピーエルシーIQE plc Optoelectronic device formed over cushioning material
TWI661571B (en) * 2018-07-06 2019-06-01 王俊凱 Gallium arsenide band-pass detector for detecting red light and infrared light
JP2020126977A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared light emitting element
JP7060530B2 (en) 2019-02-06 2022-04-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared light emitting element

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