JP2020107648A - Infrared detector and method of manufacturing the same, imaging device, imaging system - Google Patents

Infrared detector and method of manufacturing the same, imaging device, imaging system Download PDF

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Abstract

To provide an infrared detector capable of improving the performance of the infrared detector not only by reducing the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light-receiving layer but also by reducing the dark current flowing in an outer area of the light-receiving layer.SOLUTION: The infrared detector includes: a light-receiving layer 1; a first barrier layer 2 formed over the light-receiving layer for blocking majority carriers in the central region of the light-receiving layer; an electrode 3 formed on the first barrier layer; and a second barrier layer 4 formed around the electrode on the first barrier layer so as not to contact with the electrode for blocking the majority carriers in the outer area of the light-receiving layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムに関する。 The present invention relates to an infrared detector, a method of manufacturing the same, an image sensor, and an image pickup system.

赤外線検出器では、基板上に、下部コンタクト層、受光層、上部コンタクト層を積層して半導体積層構造を形成し、エッチングによって分離し、表面全体を覆うように絶縁膜を形成し、下部コンタクト層及び上部コンタクト層上に電極を形成するのが一般的である。
なお、半導体積層構造の表面と絶縁膜の間に表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を形成することもある。 In an infrared detector, a lower contact layer, a light-receiving layer, and an upper contact layer are laminated on a substrate to form a semiconductor laminated structure, separated by etching, and an insulating film is formed so as to cover the entire surface. Also, it is common to form electrodes on the upper contact layer.
A semiconductor film having a large band gap may be formed between the surface of the semiconductor laminated structure and the insulating film so as to cover the entire surface.

特開平７−３８１４１号公報JP-A-7-38141 特開平１１−８７７５８号公報JP, 11-87758, A

ところで、赤外線検出器では、暗電流の低減が課題となっている。
特に、赤外線検出器を高性能化するにあたり、受光層の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、受光層の側壁表面及びその近傍領域（外周領域）を流れる暗電流成分（表面リーク電流）も低減することが必要である。
なお、表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を形成しても、暗電流成分を低減するのは難しい。これは、半導体膜を再成長させる際に、半導体積層構造の側面と半導体膜の界面に例えば酸素や炭素などの不純物が残留してしまい、この不純物によって界面に新たに不純物準位が形成され、これが暗電流を増加させる要因となるからである。 By the way, in the infrared detector, reduction of dark current is a problem.
In particular, in order to improve the performance of the infrared detector, not only the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer is reduced, but also the dark current component (circumferential region) of the sidewall surface of the light receiving layer and its vicinity region (outer peripheral region) ( It is also necessary to reduce the surface leakage current).
Even if a semiconductor film having a large band gap is formed so as to cover the entire surface, it is difficult to reduce the dark current component. This is because when re-growing the semiconductor film, impurities such as oxygen and carbon remain at the interface between the side surface of the semiconductor laminated structure and the semiconductor film, and this impurity forms a new impurity level at the interface. This is a factor that increases the dark current.

本発明は、受光層の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、受光層の外周領域を流れる暗電流も低減し、赤外線検出器の性能を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is not only to reduce the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer, but also to reduce the dark current flowing in the outer peripheral region of the light receiving layer to improve the performance of the infrared detector.

１つの態様では、赤外線検出器は、受光層と、受光層上に設けられ、受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層と、第１障壁層上に設けられた電極と、第１障壁層上の電極の周囲に電極に接しないように設けられ、受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層とを備える。
１つの態様では、撮像素子は、上述の赤外線検出器を１画素として複数の画素が２次元に配列されている赤外線検出器アレイを備える。 In one aspect, the infrared detector includes a light-receiving layer, a first barrier layer provided on the light-receiving layer and blocking majority carriers in a central region of the light-receiving layer, and an electrode provided on the first barrier layer. A second barrier layer is provided around the electrode on the first barrier layer so as not to come into contact with the electrode and blocks majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer.
In one aspect, the image pickup device includes an infrared detector array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged with the above infrared detector as one pixel.

１つの態様では、撮像システムは、上述の撮像素子と、撮像素子に赤外線を入射させるための光学レンズとを備え、第２障壁層のバンドギャップは、光学レンズのエネルギーギャップよりも大きい。
１つの態様では、赤外線検出器の製造方法は、受光層を形成する工程と、受光層上に、受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層を形成する工程と、第１障壁層上に電極を形成する工程と、第１障壁層上の電極の周囲に電極に接しないように、受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層を形成する工程とを含む。 In one aspect, an imaging system includes the above-described image sensor and an optical lens for making infrared rays incident on the image sensor, and the band gap of the second barrier layer is larger than the energy gap of the optical lens.
In one aspect, a method for manufacturing an infrared detector includes a step of forming a light receiving layer, a step of forming a first barrier layer on the light receiving layer that blocks majority carriers in a central region of the light receiving layer, and a first barrier. The method includes a step of forming an electrode on the layer, and a step of forming a second barrier layer around the electrode on the first barrier layer so as to block majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer so as not to contact the electrode.

１つの側面として、受光層の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、受光層の外周領域を流れる暗電流も低減し、赤外線検出器の性能を向上させることができるという効果を有する。 As one aspect, not only the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer is reduced, but also the dark current flowing in the outer peripheral region of the light receiving layer is reduced, and the performance of the infrared detector can be improved. Have.

本実施形態にかかる赤外線検出器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の構成を示す断面図であって、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図であるである。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared detector concerning this embodiment, Comprising: It is sectional drawing which follows the XX line of FIG. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared detector of the specific example of this embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態の具体例の赤外線検出器の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the infrared detector according to the specific example of the embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared detector concerning this embodiment. 図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the cross section which follows the XX line of FIG. 図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the cross section which follows the YY line of FIG. 図１１のＺ−Ｚ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the cross section which follows the ZZ line of FIG. 本実施形態の構造及び比較例の構造についての約１５０Ｋでの暗電流計算結果を示す図である。It is a figure which shows the dark current calculation result in about 150K about the structure of this embodiment and the structure of a comparative example. 比較例の赤外線検出器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the infrared detector of a comparative example. 比較例の赤外線検出器の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the infrared detector of a comparative example. 本実施形態にかかる撮像素子の構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of the image sensor concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the image pick-up element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the imaging system concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the imaging system concerning this embodiment. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムについて、図１〜図２２を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる赤外線検出器は、赤外線を検出する赤外線検出器であって、例えば、受光層に、ＩｎＡｓやＧａＳｂなどのナローギャップ半導体からなる超格子構造やそれらの混晶を用いたもの、あるいは、タイプＩＩ超格子（Type II Superlattices：Ｔ２ＳＬ）を用いたものに好適の赤外線検出器である。 Hereinafter, an infrared detector, a method for manufacturing the same, an imaging device, and an imaging system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to FIGS. 1 to 22.
The infrared detector according to the present embodiment is an infrared detector that detects infrared rays, for example, a light-receiving layer using a superlattice structure made of a narrow gap semiconductor such as InAs or GaSb or a mixed crystal thereof. Alternatively, it is an infrared detector suitable for a type II superlattice (T2SL).

本実施形態の赤外線検出器は、図１、図２に示すように、受光層１と、受光層１上に設けられた第１障壁層２と、第１障壁層２上に設けられた電極３と、第１障壁層２上の電極３の周囲に設けられた第２障壁層４とを備える。
ここで、受光層１は、赤外線を吸収してキャリアを生成する半導体層（赤外線吸収層）である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the infrared detector of the present embodiment has a light receiving layer 1, a first barrier layer 2 provided on the light receiving layer 1, and an electrode provided on the first barrier layer 2. 3 and a second barrier layer 4 provided around the electrode 3 on the first barrier layer 2.
Here, the light receiving layer 1 is a semiconductor layer (infrared absorbing layer) that absorbs infrared rays to generate carriers.

第１障壁層２は、受光層１の中央領域（内部）の多数キャリアをブロックする半導体層である。これにより、後述するように、受光層１の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減できるようにしている。
この第１障壁層２は、受光層１の中央領域の多数キャリアが電子の場合には、電子をブロックする電子障壁層であり、受光層１の中央領域の多数キャリアが正孔の場合には、正孔をブロックする正孔障壁層である。 The first barrier layer 2 is a semiconductor layer that blocks majority carriers in the central region (inside) of the light receiving layer 1. Thereby, as will be described later, the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer 1 can be reduced.
This first barrier layer 2 is an electron barrier layer that blocks electrons when the majority carrier in the central region of the light-receiving layer 1 is an electron, and when the majority carrier in the central region of the light-receiving layer 1 is a hole. , A hole blocking layer that blocks holes.

また、第１障壁層２は、受光層１で生成された少数キャリアを引き出す電極３が設けられている側に設けられている。
また、第１障壁層２は、受光層１と第２障壁層４の間に設けられている。
また、第１障壁層２のバンドギャップは、受光層１のバンドギャップよりも大きくなっている。 The first barrier layer 2 is provided on the side where the electrode 3 for drawing out minority carriers generated in the light receiving layer 1 is provided.
The first barrier layer 2 is provided between the light receiving layer 1 and the second barrier layer 4.
The band gap of the first barrier layer 2 is larger than that of the light receiving layer 1.

そして、例えば、受光層１がｐ型の場合、第１障壁層２が、受光層１に対して価電子帯側に大きなバンドオフセットを有するようにして（例えば図１２参照）、受光層１（受光層１の中央領域）の多数キャリアである正孔をブロックする障壁層（ユニポーラバリア層）として機能するようにしている。
一方、受光層１がｎ型の場合、第１障壁層２が、受光層１に対して伝導帯側に大きなバンドオフセットを有するようにして、受光層１（受光層２の中央領域）の多数キャリアである電子をブロックする障壁層（ユニポーラバリア層）として機能するようにすれば良い。 Then, for example, when the light-receiving layer 1 is a p-type, the first barrier layer 2 is made to have a large band offset on the valence band side with respect to the light-receiving layer 1 (see, for example, FIG. 12), and the light-receiving layer 1 ( It functions as a barrier layer (unipolar barrier layer) that blocks holes that are majority carriers in the light-receiving layer 1).
On the other hand, when the light-receiving layer 1 is an n-type, the first barrier layer 2 has a large band offset on the conduction band side with respect to the light-receiving layer 1 so that a large number of light-receiving layers 1 (the central region of the light-receiving layer 2) are provided. It may be made to function as a barrier layer (unipolar barrier layer) that blocks electrons that are carriers.

なお、光吸収（光励起）などによって受光層１で生成された少数キャリア（光励起キャリア）は、第１障壁層２によってブロックされることなく、電極３から効率的に引き出されるようになっている。
第２障壁層４は、受光層１の外周領域（側壁表面及びその近傍領域；外周部）の多数キャリアをブロックする半導体層である。これにより、後述するように、受光層１の外周領域を流れる表面リーク電流を低減できるようにしている。 The minority carriers (photoexcited carriers) generated in the light-receiving layer 1 due to light absorption (photoexcitation) or the like are efficiently blocked from the electrode 3 without being blocked by the first barrier layer 2.
The second barrier layer 4 is a semiconductor layer that blocks majority carriers in the outer peripheral region (side wall surface and its neighboring region; outer peripheral portion) of the light-receiving layer 1. Thereby, as will be described later, the surface leak current flowing in the outer peripheral region of the light receiving layer 1 can be reduced.

この第２障壁層４は、受光層１の外周領域の多数キャリアが電子の場合には、電子をブロックする電子障壁層であり、受光層１の外周領域の多数キャリアが正孔の場合には、正孔をブロックする正孔障壁層である。
また、第２障壁層４は、受光層１で生成された少数キャリアを引き出す電極３が設けられている側に設けられている。 This second barrier layer 4 is an electron barrier layer that blocks electrons when the majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer 1 are electrons, and when the majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer 1 are holes. , A hole blocking layer that blocks holes.
The second barrier layer 4 is provided on the side where the electrode 3 for drawing out minority carriers generated in the light receiving layer 1 is provided.

また、第２障壁層４は、電極３の外周を囲うように設けられている。
また、第２障壁層４は、電極３に接しないように電極３から離して設けられている。つまり、第２障壁層４は、電極３に電気的に接続されないように設けられている。
また、第２障壁層４は、第１障壁層２上に積層されて、第１障壁層２の上方のみに設けられており、第１障壁層２の側面や受光層１の側面を覆うようには設けられていない。 The second barrier layer 4 is provided so as to surround the outer circumference of the electrode 3.
Further, the second barrier layer 4 is provided apart from the electrode 3 so as not to contact the electrode 3. That is, the second barrier layer 4 is provided so as not to be electrically connected to the electrode 3.
The second barrier layer 4 is laminated on the first barrier layer 2 and is provided only above the first barrier layer 2, and covers the side surface of the first barrier layer 2 and the side surface of the light receiving layer 1. Not provided in.

また、第２障壁層４のバンドギャップは、受光層１及び第１障壁層２のバンドギャップよりも大きくなっている。
そして、例えば、受光層１がｐ型の場合、第２障壁層４が、受光層１及び第１障壁層２に対して伝導帯側に大きなバンドオフセットを有するようにして（例えば図１３参照）、受光層１の外周領域の多数キャリアである電子をブロックする障壁層として機能するようにしている。 The band gap of the second barrier layer 4 is larger than the band gaps of the light receiving layer 1 and the first barrier layer 2.
Then, for example, when the light receiving layer 1 is a p-type, the second barrier layer 4 is made to have a large band offset on the conduction band side with respect to the light receiving layer 1 and the first barrier layer 2 (see, for example, FIG. 13). Also, it functions as a barrier layer that blocks electrons that are majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer 1.

なお、受光層１がｎ型の場合、第２障壁層４が、受光層１及び第１障壁層２に対して価電子帯側に大きなバンドオフセットを有するようにして、受光層１の外周領域の多数キャリアである正孔をブロックする障壁層として機能するようにしても良い。
また、第２障壁層４は、受光層１の導電型と同一の導電型とし、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。このように、第２障壁層４のキャリア濃度を高濃度にすることによって、受光層１の外周領域の多数キャリアを、よりブロックすることが可能となる。 When the light-receiving layer 1 is n-type, the second barrier layer 4 has a large band offset on the valence band side with respect to the light-receiving layer 1 and the first barrier layer 2 so that the light-receiving layer 1 has an outer peripheral region. It may function as a barrier layer that blocks holes, which are the majority carriers.
The second barrier layer 4 preferably has the same conductivity type as that of the light-receiving layer 1 and has a carrier concentration of 1×10 18 cm −3 or more. By thus increasing the carrier concentration of the second barrier layer 4, it becomes possible to block more majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer 1.

また、第２障壁層４は、膜厚が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
なお、ここでは、第２障壁層４は、厚さが電極３の厚さよりも厚くなっている。つまり、第２障壁層４は、高さが電極３の高さよりも高くなっている。
また、第２障壁層４は、側面から中央ヘ向かう方向の幅が１μｍ以上であることが好ましい。ここで、側面から中央ヘ向かう方向の幅は、リング状に設けられた第２障壁層４の外周と内周の間の幅（距離）、即ち、メサ構造５の側面（側壁）からの距離である。 The second barrier layer 4 preferably has a film thickness of 50 nm or more.
The second barrier layer 4 is thicker than the electrode 3 here. That is, the height of the second barrier layer 4 is higher than the height of the electrode 3.
Further, the width of the second barrier layer 4 in the direction from the side surface to the center is preferably 1 μm or more. Here, the width in the direction from the side surface to the center is the width (distance) between the outer circumference and the inner circumference of the ring-shaped second barrier layer 4, that is, the distance from the side surface (side wall) of the mesa structure 5. Is.

電極３は、金属電極であって、第１障壁層２に接するように設けられている。つまり、電極３は、第１障壁層２に電気的に接続されるように設けられている。なお、この電極３を上部電極又は第１電極ともいう。
このように、第１障壁層２に加え、第２障壁層４を設けることで、受光層１の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、受光層１の外周領域を流れる暗電流成分（表面リーク電流）も低減することが可能となる。 The electrode 3 is a metal electrode and is provided so as to be in contact with the first barrier layer 2. That is, the electrode 3 is provided so as to be electrically connected to the first barrier layer 2. The electrode 3 is also referred to as an upper electrode or a first electrode.
Thus, by providing the second barrier layer 4 in addition to the first barrier layer 2, not only the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer 1 is reduced, but also the dark current of the bulk component flows in the outer peripheral region of the light receiving layer 1. It is also possible to reduce the dark current component (surface leak current).

ところで、本実施形態では、第１障壁層２は、上部コンタクト層（上部電極層）としても機能する。なお、第１障壁層２を、上部コンタクト層又は上部電極層ともいう。
このため、第１障壁層２は、少なくとも電極３に接している領域がそれ以外の領域よりも高濃度の不純物を含むことが好ましい。この場合、第１障壁層２は、少なくとも電極３に接している領域及びその近傍に不純物が積極的に添加されているものとすれば良い。これにより、受光層１で生成された電子又は正孔を効率的に引き出すことが可能となる。 By the way, in this embodiment, the first barrier layer 2 also functions as an upper contact layer (upper electrode layer). The first barrier layer 2 is also referred to as an upper contact layer or an upper electrode layer.
For this reason, it is preferable that at least the region in contact with the electrode 3 of the first barrier layer 2 contains a higher concentration of impurities than the other regions. In this case, the first barrier layer 2 may be one in which impurities are positively added to at least the region in contact with the electrode 3 and the vicinity thereof. This makes it possible to efficiently draw out the electrons or holes generated in the light-receiving layer 1.

なお、不純物を添加してｎ型にするかｐ型にするかは、電子を引き出すか正孔を引き出すかによって決まる。このため、受光層１の導電型と反対の導電型になるように不純物を添加することになる。例えば、受光層１がｐ型の場合、不純物を添加してｎ型にし、受光層１がｎ型の場合、不純物を添加してｐ型にすることになる。
また、第１障壁層２は、ｐ型領域とｎ型領域とを備えるか、ｐ型領域とｉ型領域とを備えるか、又は、ｎ型領域とｉ型領域とを備えることが好ましい。 Whether an impurity is added to make it n-type or p-type depends on whether electrons or holes are extracted. Therefore, the impurities are added so as to have a conductivity type opposite to that of the light receiving layer 1. For example, when the light-receiving layer 1 is p-type, impurities are added to make it n-type, and when the light-receiving layer 1 is n-type, impurities are added to make it p-type.
The first barrier layer 2 preferably includes a p-type region and an n-type region, a p-type region and an i-type region, or an n-type region and an i-type region.

例えば、受光層１は、ｐ型であり、第１障壁層２は、受光層１の側の領域がｉ型であり、第２障壁層４の側の領域がｎ型であり、第２障壁層４は、ｐ型であることが好ましい。
また、受光層１は、ｎ型であり、第１障壁層２は、受光層１の側の領域がｉ型であり、第２障壁層４の側の領域がｐ型であり、第２障壁層４は、ｎ型であることが好ましい。
また、受光層１は、ｐ型であり、第１障壁層２は、受光層１の側の領域がｐ型であり、第２障壁層４の側の領域がｎ型であり、第２障壁層４は、ｐ型であることが好ましい。 For example, the light-receiving layer 1 is p-type, the first barrier layer 2 is i-type in the region on the light-receiving layer 1 side, the region on the second barrier layer 4 side is n-type, and the second barrier layer 2 is Layer 4 is preferably p-type.
Further, the light-receiving layer 1 is n-type, the first barrier layer 2 is i-type in the region on the light-receiving layer 1 side, the region on the second barrier layer 4 side is p-type, and is the second barrier. Layer 4 is preferably n-type.
The light-receiving layer 1 is p-type, the first barrier layer 2 is a p-type region on the light-receiving layer 1 side, the region on the second barrier layer 4 side is n-type, and the second barrier layer 2 is a second barrier layer. Layer 4 is preferably p-type.

また、受光層１は、ｎ型であり、第１障壁層２は、受光層１の側の領域がｎ型であり、第２障壁層４の側の領域がｐ型であり、第２障壁層４は、ｎ型であることが好ましい。
ところで、受光層１、第１障壁層２、第２障壁層４は、いずれも半導体層であり、これらが順に積層されて半導体積層構造を構成している。
本実施形態では、受光層１、第１障壁層２及び第２障壁層４は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれかの材料からなるか、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂいずれか２種以上を含む超格子からなるか、又は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれか２種以上を含む混晶からなる。 Further, the light-receiving layer 1 is an n-type, the first barrier layer 2 has an n-type region on the light-receiving layer 1 side, the region on the second barrier layer 4 side is a p-type, and has a second barrier. Layer 4 is preferably n-type.
By the way, each of the light-receiving layer 1, the first barrier layer 2, and the second barrier layer 4 is a semiconductor layer, and these are sequentially stacked to form a semiconductor stacked structure.
In the present embodiment, the light-receiving layer 1, the first barrier layer 2, and the second barrier layer 4 are made of any material of GaSb, InAs, AlSb, InSb, or two or more of GaSb, InAs, AlSb, InSb. Or a mixed crystal containing any two or more of GaSb, InAs, AlSb and InSb.

例えば、受光層１は、ＩｎＡｓやＧａＳｂなどのナローギャップ半導体からなる超格子構造やそれらの混晶からなるものとすれば良い。また、例えば、ＧａＳｂ基板上に、ＧａＳｂ基板に格子定数の近いＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂなどの材料を用いて超格子構造を形成して受光層１とすることで、中赤外線（３〜５μｍ）、遠赤外線（８〜１２μｍ）領域の赤外線を検出できるようになり、例えばセキュリティ分野、インフラ点検分野などへの応用が可能となる。 For example, the light receiving layer 1 may have a superlattice structure made of a narrow gap semiconductor such as InAs or GaSb, or a mixed crystal thereof. In addition, for example, by forming a superlattice structure on a GaSb substrate using a material such as GaSb, InAs, or AlSb having a lattice constant close to that of the GaSb substrate to form the light receiving layer 1, mid-infrared rays (3 to 5 μm), It becomes possible to detect infrared rays in the far infrared ray (8 to 12 μm) region, and it is possible to apply it to, for example, the security field and the infrastructure inspection field.

また、例えば、受光層１を、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ超格子からなるものとし、第１障壁層２を、ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂ超格子からなるものとし、第２障壁層４を、ＡｌＧａＳｂからなるものとすれば良い。
また、本実施形態では、半導体積層構造をエッチングによって分離してメサ構造５を構成している。このため、受光層１、第１障壁層２、第２障壁層４は、メサ構造５を構成している。つまり、受光層１の側面、第１障壁層２の側面及び第２障壁層４の側面が、メサ構造５の側面（側壁）を構成している。また、第２障壁層４は、メサ構造５の上部を構成している。 Further, for example, if the light-receiving layer 1 is made of InAs/GaSb superlattice, the first barrier layer 2 is made of InAs/AlSb superlattice, and the second barrier layer 4 is made of AlGaSb. good.
Further, in this embodiment, the mesa structure 5 is formed by separating the semiconductor laminated structure by etching. Therefore, the light receiving layer 1, the first barrier layer 2, and the second barrier layer 4 form a mesa structure 5. That is, the side surface of the light receiving layer 1, the side surface of the first barrier layer 2, and the side surface of the second barrier layer 4 form the side surface (side wall) of the mesa structure 5. The second barrier layer 4 constitutes the upper part of the mesa structure 5.

このように、バンドギャップの大きい半導体層である第２障壁層４は、メサ構造５の上部のみに設けられており、メサ構造５の側面（側壁）を覆うようには設けられていない。
このため、従来の表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を形成する場合と異なり、暗電流を増加させる要因がなく、暗電流を低減することが可能である。
また、本実施形態では、受光層１の側面、第１障壁層２の側面及び第２障壁層４の側面及び上面を覆う絶縁膜６を備える。そして、絶縁膜６は、電極３と第２障壁層４の間に介在するように設けられている。 Thus, the second barrier layer 4, which is a semiconductor layer having a large band gap, is provided only on the upper portion of the mesa structure 5, and is not provided so as to cover the side surface (side wall) of the mesa structure 5.
Therefore, unlike the conventional case where a semiconductor film having a large band gap is formed so as to cover the entire surface, there is no factor for increasing the dark current, and the dark current can be reduced.
In addition, in the present embodiment, the insulating film 6 that covers the side surface of the light receiving layer 1, the side surface of the first barrier layer 2, and the side surface and the upper surface of the second barrier layer 4 is provided. The insulating film 6 is provided so as to be interposed between the electrode 3 and the second barrier layer 4.

ここで、絶縁膜６は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮのいずれかの材料からなるか、又は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮのいずれか２種類以上を積層してなるものとすれば良い。
なお、絶縁膜６を備える場合、絶縁膜６と各半導体層１、２、４の側面（メサ構造５の側面）との界面でバンドが曲がり、受光層１の中央領域と外周領域で多数キャリアが異なることになりやすいため、本発明を適用するのが好ましい。また、絶縁膜６を備える場合、絶縁膜６との界面で電子が誘起されやすいため、本発明を適用するのが好ましい。 Here, the insulating film 6, SiN, or consist of any of the materials SiO 2, SiON, or, SiN, or if made by laminating one or two or more kinds of SiO 2, SiON.
When the insulating film 6 is provided, the band bends at the interface between the insulating film 6 and the side surface of each of the semiconductor layers 1, 2, and 4 (side surface of the mesa structure 5), and majority carriers are present in the central region and the outer peripheral region of the light-receiving layer 1. Therefore, it is preferable to apply the present invention. Further, when the insulating film 6 is provided, it is preferable to apply the present invention because electrons are easily induced at the interface with the insulating film 6.

このほか、本実施形態では、基板７と、基板７の上方に設けられた電極層８と、電極層８上に設けられた電極９とを備える。
ここで、基板７は、例えばＧａＳｂ基板などの半導体基板である。なお、基板７は、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂのいずれかからなるものであれば良い。
電極層８は、受光層１の下方に設けられている。つまり、電極層８上に受光層１が設けられている。このため、上述の電極層としても機能する第１障壁層２とこの電極層８は、受光層１を挟むように設けられていることになる。また、基板７の上方に、電極層８、受光層１、第１障壁層２、第２障壁層４が積層されて半導体積層構造が構成されていることになる。なお、電極層８を下部電極層又は下部コンタクト層ともいう。 In addition, the present embodiment includes a substrate 7, an electrode layer 8 provided above the substrate 7, and an electrode 9 provided on the electrode layer 8.
Here, the substrate 7 is a semiconductor substrate such as a GaSb substrate. The substrate 7 may be made of InAs, GaSb, GaAs, InP or InSb.
The electrode layer 8 is provided below the light receiving layer 1. That is, the light receiving layer 1 is provided on the electrode layer 8. Therefore, the first barrier layer 2 which also functions as the above-mentioned electrode layer and the electrode layer 8 are provided so as to sandwich the light receiving layer 1. Further, the electrode layer 8, the light receiving layer 1, the first barrier layer 2, and the second barrier layer 4 are laminated above the substrate 7 to form a semiconductor laminated structure. The electrode layer 8 is also referred to as a lower electrode layer or a lower contact layer.

例えば、電極層８は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれかの材料からなるか、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂいずれか２種以上を含む超格子からなるか、又は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれか２種以上を含む混晶からなるものとすれば良い。
電極９は、金属電極であって、電極層８に接するように設けられている。つまり、電極９は、電極層８に電気的に接続されるように設けられている。なお、この電極９を下部電極又は第２電極ともいう。 For example, the electrode layer 8 is made of any material of GaSb, InAs, AlSb, InSb, is made of a superlattice containing at least two kinds of GaSb, InAs, AlSb, InSb, or is made of GaSb, InAs, AlSb. , InSb, or a mixed crystal containing at least two of InSb.
The electrode 9 is a metal electrode and is provided in contact with the electrode layer 8. That is, the electrode 9 is provided so as to be electrically connected to the electrode layer 8. The electrode 9 is also referred to as a lower electrode or a second electrode.

上述のように構成される本実施形態の赤外線検出器は、以下のようにして製造することができる。
つまり、本実施形態の赤外線検出器の製造方法は、受光層１を形成する工程と、受光層１上に、受光層１の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層２を形成する工程と、第１障壁層２上に電極３を形成する工程と、第１障壁層２上の電極３の周囲に電極３に接しないように、受光層１の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層４を形成する工程とを含む（例えば図１参照）。 The infrared detector of the present embodiment configured as described above can be manufactured as follows.
That is, in the method for manufacturing the infrared detector of the present embodiment, the step of forming the light receiving layer 1 and the step of forming the first barrier layer 2 on the light receiving layer 1 that blocks majority carriers in the central region of the light receiving layer 1. A step of forming the electrode 3 on the first barrier layer 2, and a step of blocking majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer 1 so as not to contact the electrode 3 around the electrode 3 on the first barrier layer 2. 2 forming a barrier layer 4 (see, for example, FIG. 1).

ところで、上述のように構成及び製造方法を採用しているのは、以下の理由による。
赤外線検出器では、水銀カドミウムテルル（Mercury Cadmium Telluride：ＭＣＴ）に変わる次世代の材料として、タイプＩＩ超格子（Type II Superlattices：Ｔ２ＳＬ）が期待されており、現在、盛んに研究されている。
多くは、ＧａＳｂ基板上に、ＧａＳｂ基板に格子定数の近いＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂなどの材料を用いて超格子構造を形成し、それを赤外線吸収層（受光層）とすることで、中赤外線（３〜５μｍ）、遠赤外線（８〜１２μｍ）領域の赤外線を検出できるようにし、例えばセキュリティ分野、インフラ点検分野などへの応用を可能としている。 By the way, the reason why the configuration and the manufacturing method are adopted as described above is as follows.
For infrared detectors, Type II Superlattices (T2SL) are expected as a next-generation material replacing Mercury Cadmium Telluride (MCT), and are currently being actively studied.
In most cases, by forming a superlattice structure on a GaSb substrate using a material such as GaSb, InAs, or AlSb, which has a lattice constant close to that of the GaSb substrate, and using it as an infrared absorption layer (light-receiving layer), the mid-infrared ( Infrared rays in the range of 3 to 5 μm) and far infrared rays (8 to 12 μm) can be detected, so that the invention can be applied to, for example, the security field and the infrastructure inspection field.

しかしながら、赤外線吸収層にＴ２ＳＬを用いた赤外線検出器（例えば図２２参照）では、暗電流の低減が課題となっている。
ここで、赤外線検出器の暗電流Ｉｄは、次式（１）で表される。
Ｉｄ＝ＩＢｕｌｋ＋ＩＳｕｒｆａｃｅ・・・（１）
上記式（１）の右辺第１項は、受光層の内部（中央領域）を流れるバルク成分ＩＢｕｌｋであり、右辺第２項は、受光層の側壁表面及びその近傍領域（外周領域）を流れる成分ＩＳｕｒｆａｃｅである。 However, in an infrared detector using T2SL for the infrared absorption layer (see, eg, FIG. 22), reduction of dark current is a problem.
Here, the dark current I d of the infrared detector is represented by the following equation (1).
I d =I Bulk +I Surface ... (1)
The first term on the right side of the above formula (1) is the bulk component I Bulk flowing inside the light-receiving layer (central region), and the second term on the right side flows on the side wall surface of the light-receiving layer and its neighboring region (outer peripheral region). Ingredient I Surface .

赤外線検出器を高性能化する（例えばＳ／Ｎ比を上げるなど）にあたり、受光層の側壁表面及びその近傍領域を流れる暗電流成分（表面リーク電流）を低減することが必要である。
例えば、暗電流を低減する構造として、受光層と電極層の間に障壁層（ユニポーラバリア層）を設けることが考えられる。 In order to improve the performance of the infrared detector (for example, to increase the S/N ratio), it is necessary to reduce the dark current component (surface leak current) flowing on the side wall surface of the light receiving layer and in the vicinity thereof.
For example, as a structure for reducing dark current, it may be possible to provide a barrier layer (unipolar barrier layer) between the light receiving layer and the electrode layer.

しかしながら、ユニポーラバリア層を設けることで、バルク成分の暗電流だけでなく、表面リーク電流も低減できる可能性があるのは、例えば、受光層がｎ型であって、受光層の側壁表面及びその近傍領域（外周領域）での多数キャリアがｎ型であるような場合などに限られる。
つまり、ユニポーラバリア層を設けることで、バルク成分の暗電流だけでなく、表面リーク電流も低減できる可能性があるのは、受光層の中央領域の多数キャリアと受光層の外周領域の多数キャリアが同じである場合に限られる。 However, by providing the unipolar barrier layer, it is possible that not only the dark current of the bulk component but also the surface leakage current can be reduced, for example, when the light receiving layer is an n-type and the side wall surface of the light receiving layer and its This is limited to the case where the majority carriers in the neighboring region (outer peripheral region) are n-type.
In other words, by providing the unipolar barrier layer, not only the dark current of the bulk component but also the surface leakage current may be reduced because the majority carrier in the central region of the light-receiving layer and the majority carrier in the outer region of the light-receiving layer may be reduced. Only if they are the same.

一方、赤外線検出器の高性能化にあたっては、例えば、受光層がｐ型であって、受光層の側壁表面及びその近傍領域（外周領域）での多数キャリアがｎ型であるような場合など、受光層の中央領域の多数キャリアと受光層の外周領域の多数キャリアが異なる場合を選択することがある。このような場合、ユニポーラバリア層を設けるだけでは、表面リーク電流を効果的に抑制することは難しい。 On the other hand, in order to improve the performance of the infrared detector, for example, when the light-receiving layer is p-type and the majority carriers on the sidewall surface of the light-receiving layer and in the vicinity region (outer peripheral region) thereof are n-type, A case may be selected in which the majority carrier in the central region of the light-receiving layer and the majority carrier in the outer region of the light-receiving layer are different. In such a case, it is difficult to effectively suppress the surface leak current only by providing the unipolar barrier layer.

また、例えば、表面リーク電流を低減する構造として、メサ構造の側面を含む表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を設け、このバンドギャップの大きい半導体膜の表面を覆うように絶縁膜を設けることが考えられる。
しかしながら、表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を設けても、暗電流成分を低減するのは難しい。 Further, for example, as a structure for reducing surface leakage current, a semiconductor film having a large band gap is provided so as to cover the entire surface including a side surface of the mesa structure, and an insulating film is provided so as to cover the surface of the semiconductor film having a large band gap. It is possible to provide it.
However, even if a semiconductor film having a large band gap is provided so as to cover the entire surface, it is difficult to reduce the dark current component.

これは、半導体膜を再成長させる際に、半導体積層構造の側面と半導体膜の界面に例えば酸素や炭素などの不純物が残留してしまい、この不純物によって界面に新たに不純物準位が形成され、これが暗電流を増加させる要因となるからである。
つまり、表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を設ける場合、この半導体膜は再成長によって形成することになる。 This is because when re-growing the semiconductor film, impurities such as oxygen and carbon remain at the interface between the side surface of the semiconductor laminated structure and the semiconductor film, and this impurity forms a new impurity level at the interface. This is a factor that increases the dark current.
That is, when a semiconductor film having a large band gap is provided so as to cover the entire surface, this semiconductor film is formed by regrowth.

そして、メサ構造の側面を含む表面全体に半導体膜を再成長させると、再成長させた半導体膜とメサ構造の側面との界面には、再成長時に例えば酸素や炭素などの不純物が残留してしまう。
この不純物によってバンドギャップの大きい半導体膜とメサ構造の側面の界面に新たに不純物準位が形成され、これが暗電流を増加させる要因となる。 Then, when the semiconductor film is regrown over the entire surface including the side surface of the mesa structure, impurities such as oxygen and carbon remain at the interface between the regrown semiconductor film and the side surface of the mesa structure, for example. I will end up.
These impurities form a new impurity level at the interface between the semiconductor film having a large band gap and the side surface of the mesa structure, which causes a dark current to increase.

このため、表面全体を覆うようにバンドギャップの大きい半導体膜を設けても、暗電流成分を低減するのは難しい。
このように、メサ構造の表面全体を覆うように絶縁膜を設ける場合の表面リーク電流を低減すべく、これらの間にバンドギャップの大きい半導体膜を設けて、メサ構造の側面との間で生成される多数キャリアの密度を少なくしているが、上述の要因で暗電流を低減するのは難しい。 Therefore, even if a semiconductor film having a large band gap is provided so as to cover the entire surface, it is difficult to reduce the dark current component.
As described above, in order to reduce the surface leakage current when the insulating film is provided so as to cover the entire surface of the mesa structure, a semiconductor film having a large band gap is provided between them and generated between the side surface of the mesa structure. Although the density of the majority carriers generated is reduced, it is difficult to reduce the dark current due to the above factors.

また、メサ構造の表面全体を覆うように絶縁膜を設けない場合、メサ構造の表面が酸化されて酸化膜が形成されてしまうなど、別の要因で暗電流を低減するのは難しい。
そこで、再成長せずに、メサ構造５の中央領域（受光層の中央領域）を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、メサ構造５の側壁表面及びその近傍（外周領域；受光層の外周領域）を流れる暗電流（表面リーク電流）も低減し、赤外線検出器の性能を向上させるために、上述のような構成及び製造方法を採用している。 Further, if the insulating film is not provided so as to cover the entire surface of the mesa structure, it is difficult to reduce the dark current due to another factor such that the surface of the mesa structure is oxidized to form an oxide film.
Therefore, not only the dark current of the bulk component flowing in the central region of the mesa structure 5 (the central region of the light-receiving layer) is reduced without regrowth, but also the sidewall surface of the mesa structure 5 and its vicinity (outer peripheral region; the light-receiving layer) In order to reduce the dark current (surface leakage current) flowing in the outer peripheral region of the device and improve the performance of the infrared detector, the above-described configuration and manufacturing method are adopted.

以下、本実施形態の赤外線検出器及びその製造方法について、具体例を挙げて、図３〜図１０を参照しながら説明する。
この具体例では、赤外線検出器は、図３に示すように、ｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７上に、ＧａＳｂバッファー層１０、ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層１１、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる電極層８、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる受光層１、ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂの超格子からなる第１障壁層２、ＡｌＧａＳｂからなる第２障壁層４を積層した半導体積層構造を備える。 Hereinafter, the infrared detector according to the present embodiment and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
In this specific example, as shown in FIG. 3, the infrared detector comprises a GaSb buffer layer 10, an InAsSb etching stopper layer 11, and an electrode layer 8 made of an InAs/GaSb superlattice on an n-type GaSb(100) substrate 7. , A semiconductor laminated structure in which a light receiving layer 1 made of an InAs/GaSb superlattice, a first barrier layer 2 made of an InAs/AlSb superlattice, and a second barrier layer 4 made of AlGaSb are laminated.

また、電極層８及び第１障壁層２のそれぞれの表面に接するように電極９、３を備え、それ以外の表面はＳｉＯ２絶縁膜６で覆われている。
また、第２障壁層４は、電極３の外周を囲うように設けられており、電極３との間に絶縁膜６が介在しているため、電極３とは電気的に接続されないようになっている（例えば図２参照）。 Further, electrodes 9 and 3 are provided so as to be in contact with the respective surfaces of the electrode layer 8 and the first barrier layer 2, and the other surfaces are covered with the SiO 2 insulating film 6.
Further, the second barrier layer 4 is provided so as to surround the outer periphery of the electrode 3 and the insulating film 6 is interposed between the second barrier layer 4 and the electrode 3, so that the second barrier layer 4 is not electrically connected to the electrode 3. (See, for example, FIG. 2).

このような構造を有する赤外線検出器は、以下のようにして製造することができる。
ここでは、図４〜図８に示すように、ｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７上に、赤外線検出器を構成する半導体積層構造をエピタキシャル成長させる。
つまり、エピタキシャル成長層は、ＧａＳｂバッファー層１０、ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層１１、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる電極層８、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる受光層１、ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂの超格子からなる第１障壁層２、ＡｌＧａＳｂからなる第２障壁層４で構成される。 The infrared detector having such a structure can be manufactured as follows.
Here, as shown in FIGS. 4 to 8, on the n-type GaSb(100) substrate 7, a semiconductor laminated structure forming an infrared detector is epitaxially grown.
That is, the epitaxial growth layer is a GaSb buffer layer 10, an InAsSb etching stopper layer 11, an electrode layer 8 made of an InAs/GaSb superlattice, a light-receiving layer 1 made of an InAs/GaSb superlattice, and an InAs/AlSb superlattice. 1 barrier layer 2 and a second barrier layer 4 made of AlGaSb.

具体的には、赤外線検出器を構成する半導体積層構造の各層は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：：Molecular Beam Epitaxy）によって形成する。
まず、ｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７を、ＭＢＥ装置の基板導入室の中に導入する。なお、ｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７は、準備室において脱ガス処理される。
次に、超高真空に保持された成長室へ搬送する。 Specifically, each layer of the semiconductor laminated structure that constitutes the infrared detector is formed by, for example, molecular beam epitaxy (MBE::Molecular Beam Epitaxy).
First, the n-type GaSb (100) substrate 7 is introduced into the substrate introduction chamber of the MBE device. The n-type GaSb(100) substrate 7 is degassed in the preparation chamber.
Then, it is transferred to a growth chamber held in an ultrahigh vacuum.

成長室に搬送されたｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７は、表面の酸化膜を除去するために、Ｓｂ雰囲気下で加熱される。
このようにして酸化膜を除去した後、基板表面の平坦性を良くするために、図４に示すように、ｎ型ＧａＳｂ（１００）基板７上に、ＧａＳｂバッファー層１０を、例えば基板温度約５００℃で約１００ｎｍ成長させる。 The n-type GaSb(100) substrate 7 transferred to the growth chamber is heated in an Sb atmosphere in order to remove the oxide film on the surface.
After removing the oxide film as described above, in order to improve the flatness of the substrate surface, as shown in FIG. 4, a GaSb buffer layer 10 is formed on the n-type GaSb(100) substrate 7, for example, at a substrate temperature of about 10°C. Grow at about 100 nm at 500°C.

次に、ＧａＳｂバッファー層１０上に、ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層１１を、例えば約３００ｎｍ成長させる。
この場合、ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層１１の混晶組成は、ＧａＳｂに格子整合するように設定することが好ましい。例えば、ＩｎＡｓ０．９１Ｓｂ０．０９である。
次に、図５に示すように、ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層１１上に、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる電極層８を形成する。 Next, the InAsSb etching stopper layer 11 is grown on the GaSb buffer layer 10 by, for example, about 300 nm.
In this case, the mixed crystal composition of the InAsSb etching stopper layer 11 is preferably set so as to be lattice-matched with GaSb. For example, InAs 0.91 Sb 0.09 .
Next, as shown in FIG. 5, an electrode layer 8 made of an InAs/GaSb superlattice is formed on the InAsSb etching stopper layer 11.

例えば、約１．２ｎｍのＩｎＡｓと約２．４ｎｍのＧａＳｂからなる超格子とし、Ｂｅをドーピングした正孔濃度が約１×１０１８ｃｍ−３のｐ型とし、約４８０ｎｍ成長させて、ｐ型ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ超格子からなる電極層８を形成する。
次に、図６に示すように、電極層８上に、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの超格子からなる受光層１を形成する。 For example, a superlattice made of InAs of about 1.2 nm and GaSb of about 2.4 nm is used, and a Be-doped p-type having a hole concentration of about 1×10 18 cm −3 is grown to about 480 nm to form a p-type. The electrode layer 8 made of InAs/GaSb superlattice is formed.
Next, as shown in FIG. 6, the light-receiving layer 1 made of an InAs/GaSb superlattice is formed on the electrode layer 8.

例えば、約１．８ｎｍのＩｎＡｓと約２．２ｎｍのＧａＳｂからなる超格子とし、Ｂｅをドーピングした正孔濃度が約１×１０１６ｃｍ−３のｐ型とし、約１２００ｎｍ成長させて、ｐ型ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ超格子からなる受光層１を形成する。
次に、図７に示すように、受光層１上に、ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂの超格子からなる第１障壁層２を形成する。 For example, a superlattice made of InAs of about 1.8 nm and GaSb of about 2.2 nm is used, a Be-doped p-type with a hole concentration of about 1×10 16 cm −3 is grown, and a p-type is grown to about 1200 nm. The light-receiving layer 1 made of an InAs/GaSb superlattice is formed.
Next, as shown in FIG. 7, a first barrier layer 2 made of an InAs/AlSb superlattice is formed on the light receiving layer 1.

例えば、まず、約２．８ｎｍのＩｎＡｓと約１．２ｎｍのＡｌＳｂからなる超格子とし、Ｂｅをドーピングした正孔濃度が約１×１０１６ｃｍ−３のｐ型障壁層（ｐ型領域）を約２００ｎｍ成長させる。
次いで、Ｓｉドーピングをした電子濃度が約１×１０１６ｃｍ−３のｎ型障壁層（ｎ型領域）を約２００ｎｍ成長させる。 For example, first, a superlattice composed of InAs of about 2.8 nm and AlSb of about 1.2 nm is formed, and a p-type barrier layer (p-type region) having a Be-doped hole concentration of about 1×10 16 cm −3 is formed. Grow about 200 nm.
Next, an Si-doped n-type barrier layer (n-type region) having an electron concentration of about 1×10 16 cm −3 is grown to about 200 nm.

このようにして、ｐ型ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂ超格子からなるｐ型障壁層（ｐ型領域）と、ｎ型ＩｎＡｓ／ＡｌＳｂ超格子からなるｎ型障壁層（ｎ型領域）とからなり、ｐｎ接合を有する第１障壁層２を形成する。
このようにして形成された第１障壁層２は、受光層１に対して価電子帯側に大きなバンドオフセットを有するため（例えば図１２参照）、受光層１（受光層１の中央領域）の多数キャリアである正孔をブロックする障壁層（ユニポーラバリア層）として機能することになる。 In this manner, the p-type barrier layer (p-type region) made of the p-type InAs/AlSb superlattice and the n-type barrier layer (n-type region) made of the n-type InAs/AlSb superlattice are formed, and the pn junction is formed. The first barrier layer 2 having is formed.
Since the first barrier layer 2 thus formed has a large band offset on the valence band side with respect to the light-receiving layer 1 (see, for example, FIG. 12), the light-receiving layer 1 (central region of the light-receiving layer 1) is It functions as a barrier layer (unipolar barrier layer) that blocks holes that are majority carriers.

ここでは、第１障壁層２のバンドギャップが、受光層１のバンドギャップよりも大きくなるように、第１障壁層２に、バンドギャップの大きいＡｌＳｂを用いることで、受光層１に対して価電子帯側に大きなバンドオフセットを有する障壁層を実現している。
次いで、図８に示すように、第１障壁層２上に、ＡｌＧａＳｂからなる第２障壁層４を形成する。 Here, by using AlSb having a large band gap for the first barrier layer 2 so that the band gap of the first barrier layer 2 is larger than the band gap of the light receiving layer 1, it is possible to obtain a value higher than that of the light receiving layer 1. A barrier layer having a large band offset on the electron band side is realized.
Next, as shown in FIG. 8, the second barrier layer 4 made of AlGaSb is formed on the first barrier layer 2.

例えば、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｓｂとし、Ｂｅをドーピングした正孔濃度が約１×１０１８ｃｍ−３のｐ型とし、約２００ｎｍ成長させて、ｐ型ＡｌＧａＳｂ（ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｓｂ）からなる第２障壁層４を形成する。
このようにして形成された第２障壁層４は、受光層１及び第１障壁層２に対して伝導帯側に大きなバンドオフセットを有するため（例えば図１３参照）、第２障壁層４は、受光層１の外周領域の多数キャリアである電子をブロックする障壁層（バリア層）として機能することになる。 For example, Al 0.2 Ga 0.8 Sb is used, a Be-doped p-type having a hole concentration of about 1×10 18 cm −3 is grown, and grown to about 200 nm to form p-type AlGaSb (p-type Al 0.2 A second barrier layer 4 made of Ga 0.8 Sb) is formed.
Since the second barrier layer 4 thus formed has a large band offset on the conduction band side with respect to the light-receiving layer 1 and the first barrier layer 2 (see, for example, FIG. 13 ), the second barrier layer 4 is It functions as a barrier layer (barrier layer) that blocks electrons, which are majority carriers, in the outer peripheral region of the light-receiving layer 1.

ここでは、第２障壁層４のバンドギャップが、受光層１及び第１障壁層２のバンドギャップよりも大きくなるように、第２障壁層４に、バンドギャップの大きいＡｌＧａＳｂを用いることで、受光層１及び第１障壁層２に対して伝導帯側に大きなバンドオフセットを有するバリア層を実現している。
このようにして、半導体積層構造を形成する。 Here, by using AlGaSb having a large band gap for the second barrier layer 4 so that the band gap of the second barrier layer 4 is larger than the band gaps of the light receiving layer 1 and the first barrier layer 2, A barrier layer having a large band offset on the conduction band side with respect to the layer 1 and the first barrier layer 2 is realized.
In this way, a semiconductor laminated structure is formed.

次に、図９に示すように、電極層８の一部の表面が露出するように、第２障壁層４、第１障壁層２、受光層１を選択的にエッチングする。これにより、メサ構造５が形成される。このようにして、赤外線検出器を構成する各画素が形成される。
次いで、第１障壁層２の表面の一部が露出するように、第２障壁層４を選択的にエッチングする。これにより、メサ構造５の上部を構成する第２障壁層４に電極３を設けるための開口部１２が形成される。 Next, as shown in FIG. 9, the second barrier layer 4, the first barrier layer 2, and the light receiving layer 1 are selectively etched so that a part of the surface of the electrode layer 8 is exposed. Thereby, the mesa structure 5 is formed. In this way, each pixel forming the infrared detector is formed.
Then, the second barrier layer 4 is selectively etched so that a part of the surface of the first barrier layer 2 is exposed. As a result, the opening 12 for providing the electrode 3 is formed in the second barrier layer 4 constituting the upper portion of the mesa structure 5.

ここで、第２障壁層４に設けられた開口部１２は、画素の周辺（外周）と接触しない位置に形成する。
ここでは、開口部１２は、第２障壁層４の外周、即ち、メサ構造５の側壁表面（側面）から例えば約５μｍ内側に形成している。つまり、第２障壁層４は、リング状に設けられており、側面から中央へ向かう方向の幅が約５μｍになっている。 Here, the opening 12 provided in the second barrier layer 4 is formed at a position that does not contact the periphery (outer periphery) of the pixel.
Here, the opening 12 is formed, for example, about 5 μm inside from the outer periphery of the second barrier layer 4, that is, the side wall surface (side surface) of the mesa structure 5. That is, the second barrier layer 4 is provided in a ring shape, and the width in the direction from the side surface to the center is about 5 μm.

次に、図１０に示すように、エッチングによって形成された側面を含む表面全体を覆うように、ＳｉＯ２からなる絶縁膜６を形成する。
次に、マスクを用いたエッチングによって、電極層８の一部及び第１障壁層２の一部が露出するように絶縁膜６を選択的にエッチングし、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる電極９、３を形成する（図３参照）。 Next, as shown in FIG. 10, an insulating film 6 made of SiO 2 is formed so as to cover the entire surface including side surfaces formed by etching.
Next, the insulating film 6 is selectively etched by etching using a mask so that a part of the electrode layer 8 and a part of the first barrier layer 2 are exposed, and an electrode 9 made of, for example, Ti/Pt/Au is formed. 3 are formed (see FIG. 3).

このようにして、本具体例の赤外線検出器を製造することができる。
次に、上述のように構成される本実施形態の赤外線検出器において、表面リーク電流を低減できる原理について説明する。
ここで、図１１は、本実施形態の赤外線検出器の構成を示す断面図である。また、図１２は、図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。また、図１３は、図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。また、図１４は、図１１のＺ−Ｚ線に沿う断面におけるエネルギーバンド図である。 In this way, the infrared detector of this example can be manufactured.
Next, the principle of reducing the surface leak current in the infrared detector of this embodiment configured as described above will be described.
Here, FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the infrared detector of the present embodiment. In addition, FIG. 12 is an energy band diagram in a cross section taken along line XX of FIG. 11. In addition, FIG. 13 is an energy band diagram in a cross section taken along line YY of FIG. 11. Further, FIG. 14 is an energy band diagram in a cross section taken along line ZZ of FIG. 11.

なお、図１２〜図１４では、動作電圧付近となるように、第２障壁層４に囲まれた電極３に＋０．２Ｖの電圧を印加した場合を例に挙げて示している。
まず、メサ構造５の中央領域（受光層１の中央領域）においては、図１２に示すようなエネルギーバンド構造になっている。
図１２に示すように、第１障壁層２は、受光層１に対して価電子帯側に大きなバンドオフセットを有し、また、伝導帯側ではバンドオフセットは熱エネルギーよりも十分に小さい。なお、理想的にはバンドオフセットは０ｅＶであることが好ましい。 Note that FIGS. 12 to 14 show an example in which a voltage of +0.2 V is applied to the electrode 3 surrounded by the second barrier layer 4 so as to be near the operating voltage.
First, in the central region of the mesa structure 5 (the central region of the light receiving layer 1), the energy band structure is as shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the first barrier layer 2 has a large band offset on the valence band side with respect to the light-receiving layer 1, and the band offset is sufficiently smaller than thermal energy on the conduction band side. Ideally, the band offset is preferably 0 eV.

このため、第１障壁層２は、受光層１（受光層１の中央領域）の多数キャリアである正孔をブロックし、かつ、受光層１（受光層１の中央領域）の少数キャリアである電子はブロックしないユニポーラバリア層となっている。
よって、受光層１で生成された電子を効率的に引き出すことができる。
例えば、メサ構造５の中央領域（画素中央領域）において、光吸収などによって光吸収層（受光層）で生成された少数キャリアの電子は、第１障壁層２によってブロックされることなく、電極３から効率的に引き出されることになる。 Therefore, the first barrier layer 2 blocks holes that are majority carriers of the light-receiving layer 1 (center region of the light-receiving layer 1) and is also minority carriers of the light-receiving layer 1 (center region of the light-receiving layer 1). It is a unipolar barrier layer that does not block electrons.
Therefore, the electrons generated in the light receiving layer 1 can be efficiently extracted.
For example, in the central region (pixel central region) of the mesa structure 5, minority carrier electrons generated in the light absorbing layer (light receiving layer) by light absorption or the like are not blocked by the first barrier layer 2 and the electrode 3 Will be efficiently derived from.

このように、第１障壁層２によって、受光層１の中央領域の多数キャリアである正孔がブロックされるため、赤外線検出器の暗電流のうち、受光層１の内部（中央領域）を流れるバルク成分を低減することができる。
一方、メサ構造５の側壁表面及びその近傍領域（外周領域；受光層１の外周領域）においては、図１３に示すようなエネルギーバンド構造になっている。 As described above, the first barrier layer 2 blocks holes, which are majority carriers, in the central region of the light-receiving layer 1, so that the dark current of the infrared detector flows inside the light-receiving layer 1 (central region). Bulk constituents can be reduced.
On the other hand, the side wall surface of the mesa structure 5 and the region in the vicinity thereof (outer peripheral region; outer peripheral region of the light receiving layer 1) have an energy band structure as shown in FIG.

図１３に示すように、メサ構造５の側壁表面及びその近傍には第２障壁層４が配置されており、第２障壁層４は、受光層１及び第１障壁層２に対して、伝導帯側に大きなバンドオフセットを有する。
このため、第２障壁層４は、受光層１の外周領域（受光層１の側壁表面及びその近傍領域）の多数キャリアである電子をブロックするバリア層として機能する。 As shown in FIG. 13, the second barrier layer 4 is disposed on the sidewall surface of the mesa structure 5 and in the vicinity thereof, and the second barrier layer 4 conducts to the light receiving layer 1 and the first barrier layer 2. It has a large band offset on the band side.
Therefore, the second barrier layer 4 functions as a barrier layer that blocks electrons that are majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer 1 (the sidewall surface of the light-receiving layer 1 and the region in the vicinity thereof).

また、第２障壁層４は、電極３の外周を囲むように配置されているため、メサ構造５のいずれの側壁表面及びその近傍領域の多数キャリアである電子についても、電極３から引き出されるのを抑制することができる。
このように、第２障壁層４によって、受光層１の外周領域の多数キャリアである電子がブロックされるため、赤外線検出器の暗電流のうち、受光層１の外周領域を流れる成分（表面リーク電流）を低減することができる。 In addition, since the second barrier layer 4 is arranged so as to surround the outer periphery of the electrode 3, electrons that are majority carriers on any of the sidewall surfaces of the mesa structure 5 and in the vicinity thereof are extracted from the electrode 3. Can be suppressed.
As described above, since the second barrier layer 4 blocks electrons that are majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer 1, the dark current of the infrared detector flowing in the outer peripheral region of the light receiving layer 1 (surface leak). Current) can be reduced.

また、第１障壁層２の電極近傍領域及び第２障壁層近傍領域においては、図１４に示すようなエネルギーバンド構造になっている。
図１４に示すように、第２障壁層近傍領域の第１障壁層２は、電子に対するポテンシャルエネルギー（伝導帯のエネルギー）が、メサ構造５の側壁表面及びその近傍領域において、メサ構造５の側壁表面から離れるにしたがって高くなっている。 Further, in the electrode vicinity region and the second barrier layer vicinity region of the first barrier layer 2, the energy band structure as shown in FIG. 14 is formed.
As shown in FIG. 14, in the first barrier layer 2 in the region near the second barrier layer, the potential energy (conduction band energy) for electrons is at the sidewall surface of the mesa structure 5 and the sidewall of the mesa structure 5 at the region in the vicinity thereof. It increases as it moves away from the surface.

このため、第１障壁層２は、メサ構造５の側壁表面及びその近傍領域の多数キャリアである電子に対してポテンシャル障壁として機能し、メサ構造５の側壁表面及びその近傍領域の多数キャリアである電子が、面内方向に拡散するのを抑制することができる。
このように、第１障壁層２によって、受光層１の外周領域の多数キャリアである電子が面内方向に拡散するのを抑制することができるため、赤外線検出器の暗電流のうち、受光層１の外周領域を流れる成分（表面リーク電流）を低減することができる。 Therefore, the first barrier layer 2 functions as a potential barrier against electrons, which are majority carriers on the sidewall surface of the mesa structure 5 and its vicinity region, and is the majority carriers on the sidewall surface of the mesa structure 5 and its vicinity region. The electrons can be suppressed from diffusing in the in-plane direction.
As described above, the first barrier layer 2 can suppress the electrons, which are the majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer 1, from diffusing in the in-plane direction, so that the light receiving layer in the dark current of the infrared detector can be suppressed. It is possible to reduce the component (surface leak current) flowing in the outer peripheral region of No. 1.

ここで、図１５は、本実施形態の構造（例えば図３、図２参照）及び比較例の構造（例えば図１６、図１７参照）についての約１５０Ｋでの暗電流計算結果を示している。
なお、図１５中、実線Ａが、本実施形態の構造（例えば図３、図２参照）の暗電流計算結果を示しており、実線Ｂは、第２障壁層４を備えない比較例の構造（例えば図１６、図１７参照）の暗電流計算結果を示している。 Here, FIG. 15 shows dark current calculation results at about 150 K for the structure of the present embodiment (see, for example, FIGS. 3 and 2) and the structure of the comparative example (see, for example, FIGS. 16 and 17).
Note that, in FIG. 15, a solid line A shows the dark current calculation result of the structure of this embodiment (see, for example, FIGS. 3 and 2), and a solid line B shows the structure of the comparative example not including the second barrier layer 4. The dark current calculation result (see, for example, FIGS. 16 and 17) is shown.

図１５に示すように、本実施形態の構造によれば、動作電圧である＋０．２Ｖ付近で、暗電流を約７割に低減することができることがわかる。
なお、上述の実施形態の具体例の構成は、効果が得られる範囲で適宜変更しても良い。
例えば、上述の実施形態の具体例では、受光層１をＩｎＡｓとＧａＳｂの超格子としているが、吸収波長に応じて各層の厚さを適宜変更しても良い。 As shown in FIG. 15, according to the structure of this embodiment, the dark current can be reduced to about 70% in the vicinity of the operating voltage of +0.2V.
The configuration of the specific example of the above-described embodiment may be appropriately changed within a range in which the effect is obtained.
For example, in the specific example of the above-described embodiment, the light-receiving layer 1 is a superlattice of InAs and GaSb, but the thickness of each layer may be changed appropriately according to the absorption wavelength.

また、超格子を構成するＩｎＡｓ層とＧａＳｂ層の間に、ＧａＳｂ基板に格子整合するようにＩｎＳｂ層を設けても良い。
また、超格子は、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上から構成されるものとしても良い。
また、赤外領域に応答する材料であれば、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上の混晶から受光層１が構成されていても良い。例えばＩｎＡｓ１−ａＳｂａ（０≦ａ≦１）であっても良い。 Further, an InSb layer may be provided between the InAs layer and the GaSb layer forming the superlattice so as to be lattice-matched with the GaSb substrate.
Further, the superlattice may be composed of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb.
Further, the light-receiving layer 1 may be composed of a mixed crystal of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb as long as the material responds to the infrared region. For example InAs 1-a Sb a may be (0 ≦ a ≦ 1).

また、受光層１は、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれかの材料からなるものとすれば良い。
また、受光層１をｐ型としているが、ｉ型又はｎ型であっても良い。
また、第１障壁層２をＩｎＡｓとＡｌＳｂの超格子としているが、受光層１のバンド構造に応じて各層の厚さを適宜変更しても良い。 The light receiving layer 1 may be made of any material of InAs, InSb, GaSb, and AlSb.
Although the light-receiving layer 1 is p-type, it may be i-type or n-type.
Further, although the first barrier layer 2 is a superlattice of InAs and AlSb, the thickness of each layer may be appropriately changed depending on the band structure of the light receiving layer 1.

また、第１障壁層２は、受光層１の多数キャリアのみをブロックすることが好ましい。
上述の具体例では、受光層１をｐ型としたため、第１障壁層２は、多数キャリアである正孔をブロックする構造としているが、受光層１をｎ型とする場合には、多数キャリアである電子をブロックする構造とするのが好ましい。この場合、第１障壁層２は、必要に応じて、ＡｌＧａＳｂ、ＡｌＡｓＳｂなどの混晶を用いても良い。 Moreover, it is preferable that the first barrier layer 2 blocks only majority carriers of the light-receiving layer 1.
In the above-described specific example, since the light-receiving layer 1 is p-type, the first barrier layer 2 has a structure that blocks holes which are majority carriers. However, when the light-receiving layer 1 is n-type, majority carriers are used. It is preferable that the structure is such that the electron is blocked. In this case, the first barrier layer 2 may use a mixed crystal of AlGaSb, AlAsSb or the like, if necessary.

つまり、第１障壁層２は、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上から構成される超格子を用いても良いし、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上の混晶を用いても良いし、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれかの材料を用いても良い。
また、第１障壁層２のバンドギャップは、受光層１のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。特に、第１障壁層２のバンドギャップが、受光層１のバンドギャップの２倍以上になるようにするのがさらに好ましい。 That is, the first barrier layer 2 may use a superlattice composed of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb, or a mixture of two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb. A crystal may be used, or any material of GaSb, InAs, AlSb, and InSb may be used.
Further, the band gap of the first barrier layer 2 is preferably larger than the band gap of the light receiving layer 1. In particular, it is more preferable that the band gap of the first barrier layer 2 be twice or more the band gap of the light receiving layer 1.

また、第１障壁層２は、少なくとも電極３と接触する部分がドーピングされていれば良い。
上述の具体例では、受光層１をｐ型としたため、第１障壁層２の受光層１側をｐ型（ｐ型領域）、電極３側をｎ型（ｎ型領域）として、電極３と接触する部分がドーピングされているものとしているが、例えば、第１障壁層２の受光層１側をｉ型（アンドープ；ｉ型領域）としても良い。 Further, the first barrier layer 2 may be doped at least in a portion in contact with the electrode 3.
In the above-described specific example, since the light receiving layer 1 is p-type, the light-receiving layer 1 side of the first barrier layer 2 is p-type (p-type region), and the electrode 3 side is n-type (n-type region). Although the contact portion is assumed to be doped, for example, the light-receiving layer 1 side of the first barrier layer 2 may be i-type (undoped; i-type region).

また、受光層１をｎ型とする場合には、第１障壁層２の受光層１側をｎ型（ｎ型領域）、電極３側をｐ型（ｐ型領域）として、電極３と接触する部分がドーピングされているものとしても良い。この場合、第１障壁層２の受光層１側をｉ型（ｉ型領域）としても良い。
このように、第１障壁層２は、ｐ型領域とｎ型領域とを備えるか、ｐ型領域とｉ型領域とを備えるか、又は、ｎ型領域とｉ型領域とを備えるものとすれば良い。 When the light-receiving layer 1 is an n-type, the light-receiving layer 1 side of the first barrier layer 2 is an n-type (n-type region), the electrode 3 side is a p-type (p-type region), and is in contact with the electrode 3. The portion to be filled may be doped. In this case, the light-receiving layer 1 side of the first barrier layer 2 may be i-type (i-type region).
As described above, the first barrier layer 2 may include the p-type region and the n-type region, the p-type region and the i-type region, or the n-type region and the i-type region. Good.

また、上述の具体例では、第１障壁層２をｐ型障壁層及びｎ型障壁層からなる２層構造にしているが、第１障壁層２の全体をｉ型とし、第２障壁層４をエッチングして第１障壁層２が露出した表面から例えばイオン注入等でドーピングを部分的に施して、電極３と接触する部分をｎ型又はｐ型にドーピングされているものとしても良い。
また、電極３は、第１障壁層２と電気的に接続されていれば良く、電極３の厚さが絶縁膜６よりも厚くなっていても良いし、電極３の上面が絶縁膜６の上面よりも上側になるように電極３の厚さが厚くなっていても良いし、さらに、接続のために、電極３と電気的に接続された配線金属（図示せず）を付加しても良い。 Further, in the above-described specific example, the first barrier layer 2 has a two-layer structure including the p-type barrier layer and the n-type barrier layer, but the first barrier layer 2 is entirely i-type and the second barrier layer 4 is formed. May be partially etched from the surface where the first barrier layer 2 is exposed by, for example, ion implantation or the like, and the portion in contact with the electrode 3 may be n-type or p-type doped.
Further, the electrode 3 has only to be electrically connected to the first barrier layer 2, the thickness of the electrode 3 may be larger than that of the insulating film 6, and the upper surface of the electrode 3 may be the insulating film 6. The thickness of the electrode 3 may be thicker than the upper surface, or a wiring metal (not shown) electrically connected to the electrode 3 may be added for connection. good.

また、第２障壁層４は、膜厚を約２００ｎｍとしているが、適宜変更しても良い。
但し、絶縁膜６と第２障壁層４の界面近傍、及び、第２障壁層４と第１障壁層２の界面近傍には空乏領域が形成されるため、ポテンシャル障壁として機能させるために、約５０ｎｍ以上とするのが好ましい。さらに好ましくは、第２障壁層４をトンネルしないように、約１５０ｎｍ以上とする。 Although the thickness of the second barrier layer 4 is about 200 nm, it may be changed appropriately.
However, since a depletion region is formed in the vicinity of the interface between the insulating film 6 and the second barrier layer 4 and in the vicinity of the interface between the second barrier layer 4 and the first barrier layer 2, in order to function as a potential barrier, It is preferably 50 nm or more. More preferably, the thickness is about 150 nm or more so as not to tunnel the second barrier layer 4.

また、第２障壁層４の側壁表面からの幅を約５μｍとしているが、適宜変更しても良い。
但し、絶縁膜６と第２障壁層４の界面近傍には空乏領域が形成されるため、幅が約１μｍ以上であることが好ましい。つまり、絶縁膜６と第２障壁層４の界面近傍ではバンドが曲がっているため、これよりも第２障壁層４の幅を広くすることで表面リーク電流を低減することが可能となる。 Although the width of the second barrier layer 4 from the side wall surface is about 5 μm, the width may be changed as appropriate.
However, since a depletion region is formed in the vicinity of the interface between the insulating film 6 and the second barrier layer 4, the width is preferably about 1 μm or more. That is, since the band is bent near the interface between the insulating film 6 and the second barrier layer 4, it is possible to reduce the surface leak current by making the width of the second barrier layer 4 wider than this.

また、第２障壁層４はＡｌＧａＳｂとしているが、Ａｌ組成を適宜変更しても良い。また、第２障壁層４は、受光層１の外周領域の多数キャリアをブロックするものであれば良い。つまり、受光層１の側壁表面及びその近傍の多数キャリアに対してポテンシャル障壁として機能すれば良く、例えば超格子やＡｌＧａＳｂ、ＡｌＡｓＳｂなどを用いても良い。 Although the second barrier layer 4 is made of AlGaSb, the Al composition may be changed appropriately. The second barrier layer 4 may be one that blocks majority carriers in the outer peripheral region of the light receiving layer 1. In other words, it only has to function as a potential barrier against the majority carriers on the sidewall surface of the light-receiving layer 1 and in the vicinity thereof, and for example, a superlattice, AlGaSb, AlAsSb, or the like may be used.

つまり、第２障壁層４は、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上から構成される超格子を用いても良いし、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂのいずれか２種以上の混晶を用いても良いし、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれかの材料を用いても良い。
また、トンネル効果を抑制するために、第２障壁層４と第１障壁層２がブロークンギャップ型の接合でないことが好ましい。つまり、第２障壁層４及び第１障壁層２の少なくとも一方のバンドオフセットが大きくなりすぎて、第２障壁層４と第１障壁層２との接合がバンド間トンネル接合とならないようにすることが好ましい。 That is, the second barrier layer 4 may use a superlattice composed of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb, or a mixture of two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb. A crystal may be used, or any material of GaSb, InAs, AlSb, and InSb may be used.
Further, in order to suppress the tunnel effect, it is preferable that the second barrier layer 4 and the first barrier layer 2 are not a broken gap type junction. That is, it is necessary to prevent the band offset of at least one of the second barrier layer 4 and the first barrier layer 2 from becoming too large so that the junction between the second barrier layer 4 and the first barrier layer 2 becomes an interband tunnel junction. Is preferred.

また、第２障壁層４のバンドギャップは、受光層１のバンドギャップよりも大きく、かつ、第１障壁層２のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。また、後述するように、第２障壁層４のバンドギャップは、赤外線撮像装置３０に備えられる光学レンズ３４の材料（レンズ材料）のバンドギャップよりも大きいことがさらに好ましい（例えば図２１参照）。 The band gap of the second barrier layer 4 is preferably larger than the band gap of the light receiving layer 1 and larger than the band gap of the first barrier layer 2. Further, as described later, it is more preferable that the band gap of the second barrier layer 4 is larger than the band gap of the material (lens material) of the optical lens 34 included in the infrared imaging device 30 (see, for example, FIG. 21 ).

また、第２障壁層４は、受光層１の導電型と同一の導電型とし、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。
また、ドーピングする不純物をＳｉやＢｅとしているが、これら以外であっても良い。例えばｎ型不純物としてＴｅ、ｐ型不純物としてＺｎを用いても良い。
また、赤外線検出器を構成する半導体積層構造の積層方法をＭＢＥ法としているが、例えばＭＯＣＶＤ法やその他の積層構造が作製可能な方法であっても良い。 The second barrier layer 4 preferably has the same conductivity type as that of the light-receiving layer 1 and has a carrier concentration of 1×10 18 cm −3 or more.
Although the impurities to be doped are Si and Be, they may be other than these. For example, Te may be used as the n-type impurity and Zn may be used as the p-type impurity.
Further, the MBE method is used as the method for laminating the semiconductor laminated structure forming the infrared detector, but the MOCVD method or any other method capable of producing a laminated structure may be used.

また、赤外線検出器の構造において、エッチングストッパー層１１はなくても良い。また、基板７やバッファー層１０が除去されていても良い。
ところで、例えば図１８、図１９に示すように、上述のように構成される赤外線検出器２０（例えば図１、図３参照）を１画素として、複数の画素を平面上に２次元に配列して撮像素子（赤外線撮像素子）２１を構成することができる。 Further, in the structure of the infrared detector, the etching stopper layer 11 may be omitted. Further, the substrate 7 and the buffer layer 10 may be removed.
By the way, as shown in, for example, FIGS. 18 and 19, the infrared detector 20 (see, for example, FIGS. 1 and 3) configured as described above is set as one pixel, and a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a plane. The image pickup device (infrared image pickup device) 21 can be configured by the above.

つまり、上述のように構成される赤外線検出器２０を備えるものとして撮像素子（赤外線撮像素子）２１を構成することもできる。
ここでは、例えば図１８、図１９に示すように、撮像素子２１は、上述のように構成される赤外線検出器２０を１画素として複数の画素が平面上に配列されている赤外線検出器アレイ２２と、この赤外線検出器アレイ２２に接続され、駆動回路及び読出回路を含むチップ２３を備えるものとして構成される。 That is, the image pickup element (infrared ray image pickup element) 21 can be configured to include the infrared detector 20 configured as described above.
Here, as shown in, for example, FIG. 18 and FIG. 19, the image pickup device 21 has an infrared detector array 22 in which a plurality of pixels are arranged on a plane with the infrared detector 20 configured as described above as one pixel. And a chip 23 which is connected to the infrared detector array 22 and includes a drive circuit and a read circuit.

そして、例えば図１９に示すように、上述のように構成される赤外線検出器２０に備えられる電極層８を、全画素２０に共通の共通電極層とし、電極（第２電極）９を、赤外線検出器アレイ２２の周辺部、即ち、複数の画素２０が配列されている領域の周辺部に設けて共通電極としている。
そして、各画素を構成する赤外線検出器２０に備えられる電極（第１電極）３に表面配線２４（金属配線）で接続されたバンプ２５（出力電極；ここではＩｎバンプ）を介して、駆動回路及び読出回路を含むチップ２３を接続し、また、共通電極としての第２電極９に表面配線２６（金属配線）で接続されたバンプ２７（共通電極；ここではＩｎバンプ）を介して、駆動回路及び読出回路を含むチップ２３を接続している。 Then, for example, as shown in FIG. 19, the electrode layer 8 provided in the infrared detector 20 configured as described above is a common electrode layer common to all the pixels 20, and the electrode (second electrode) 9 is an infrared ray. A common electrode is provided in the peripheral portion of the detector array 22, that is, in the peripheral portion of the region in which the plurality of pixels 20 are arranged.
Then, a driving circuit is provided through bumps 25 (output electrodes; here In bumps) connected to the electrodes (first electrodes) 3 provided in the infrared detector 20 forming each pixel by surface wiring 24 (metal wiring). And a chip 23 including a read circuit, and a drive circuit via bumps 27 (common electrodes; here In bumps) connected to the second electrodes 9 as common electrodes by surface wirings 26 (metal wirings). And a chip 23 including a read circuit are connected.

ところで、上述のように構成される撮像素子２１を備えるものとして、撮像システム（赤外線撮像システム；撮像装置；赤外線撮像装置）を構成することができる。
例えば図２０に示すように、撮像システム３０を、上述のように構成される撮像素子２１を含むセンサ部３１と、これに接続された制御演算部３２と、表示部３３とを備えるものとし、センサ部３１に入射した赤外線を基にした画像が表示部３３に表示されるようにすれば良い。 By the way, an image pickup system (infrared image pickup system; image pickup device; infrared ray image pickup device) can be formed by including the image pickup device 21 configured as described above.
For example, as shown in FIG. 20, the imaging system 30 includes a sensor unit 31 including the imaging device 21 configured as described above, a control calculation unit 32 connected to the sensor unit 31, and a display unit 33. An image based on the infrared rays that have entered the sensor unit 31 may be displayed on the display unit 33.

この場合、撮像システム３０は、上述のように構成される撮像素子２１と、撮像素子２１に接続された制御演算部３２とを備えるものとして構成されることになる。
特に、図２１に示すように、撮像システム３０は、上述のように構成される撮像素子２１と、撮像素子２１に赤外線を入射させるための光学レンズ（例えばＧｅレンズ）３４とを備えるものとし、第２障壁層４のバンドギャップが、光学レンズ３４のエネルギーギャップよりも大きいことが好ましい。 In this case, the imaging system 30 is configured to include the imaging device 21 configured as described above and the control calculation unit 32 connected to the imaging device 21.
In particular, as shown in FIG. 21, the image pickup system 30 includes the image pickup device 21 configured as described above, and an optical lens (for example, a Ge lens) 34 for causing infrared rays to enter the image pickup device 21, The band gap of the second barrier layer 4 is preferably larger than the energy gap of the optical lens 34.

これにより、第２障壁層４で吸収されるエネルギーを持つ光が光学レンズ３４でカットされることになるため、第２障壁層４を設けても、暗電流を低減することが可能となる。
したがって、本実施形態にかかる赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムは、受光層１の中央領域を流れるバルク成分の暗電流を低減するだけでなく、受光層１の外周領域を流れる暗電流も低減し、赤外線検出器の性能を向上させることができるという効果を有する。 As a result, light having energy absorbed by the second barrier layer 4 is cut by the optical lens 34, and thus dark current can be reduced even if the second barrier layer 4 is provided.
Therefore, the infrared detector, the method of manufacturing the same, the imaging device, and the imaging system according to the present embodiment not only reduce the dark current of the bulk component flowing in the central region of the light receiving layer 1, but also flow in the outer peripheral region of the light receiving layer 1. The dark current is also reduced, and the performance of the infrared detector can be improved.

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
受光層と、
前記受光層上に設けられ、前記受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層と、
前記第１障壁層上に設けられた電極と、
前記第１障壁層上の前記電極の周囲に前記電極に接しないように設けられ、前記受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層とを備えることを特徴とする赤外線検出器。 It should be noted that the present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments and modifications, and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
Hereinafter, additional notes will be disclosed with respect to the above-described embodiments and modifications.
(Appendix 1)
A light-receiving layer,
A first barrier layer which is provided on the light-receiving layer and blocks majority carriers in the central region of the light-receiving layer;
An electrode provided on the first barrier layer,
An infrared detector comprising: a second barrier layer that is provided around the electrode on the first barrier layer so as not to contact the electrode, and blocks majority carriers in an outer peripheral region of the light receiving layer.

（付記２）
前記受光層の側面、前記第１障壁層の側面及び前記第２障壁層の側面及び上面を覆う絶縁膜を備え、
前記絶縁膜は、前記電極と前記第２障壁層の間に介在するように設けられていることを特徴とする、付記１に記載の赤外線検出器。 (Appendix 2)
An insulating film covering the side surface of the light receiving layer, the side surface of the first barrier layer, and the side surface and the upper surface of the second barrier layer,
The infrared detector according to appendix 1, wherein the insulating film is provided so as to be interposed between the electrode and the second barrier layer.

（付記３）
前記第１障壁層のバンドギャップは、前記受光層のバンドギャップよりも大きく、
前記第２障壁層のバンドギャップは、前記受光層及び前記第１障壁層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする、付記１又は２に記載の赤外線検出器。
（付記４）
前記第１障壁層は、少なくとも前記電極に接している領域がそれ以外の領域よりも高濃度の不純物を含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 3)
The band gap of the first barrier layer is larger than the band gap of the light receiving layer,
3. The infrared detector according to appendix 1 or 2, wherein the band gap of the second barrier layer is larger than the band gaps of the light receiving layer and the first barrier layer.
(Appendix 4)
4. The infrared detector according to any one of appendices 1 to 3, wherein at least a region of the first barrier layer in contact with the electrode contains a higher concentration of impurities than the other regions.

（付記５）
前記第１障壁層は、ｐ型領域とｎ型領域とを備えるか、ｐ型領域とｉ型領域とを備えるか、又は、ｎ型領域とｉ型領域とを備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の赤外線検出器。
（付記６）
前記受光層は、ｐ型であり、
前記第１障壁層は、前記受光層の側の領域がｉ型であり、前記第２障壁層の側の領域がｎ型であり、
前記第２障壁層は、ｐ型であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 5)
Note that the first barrier layer includes a p-type region and an n-type region, a p-type region and an i-type region, or an n-type region and an i-type region. The infrared detector according to any one of 1 to 4.
(Appendix 6)
The light-receiving layer is p-type,
The first barrier layer has an i-type region on the light-receiving layer side, and an n-type region on the second barrier layer side,
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, wherein the second barrier layer is p-type.

（付記７）
前記受光層は、ｎ型であり、
前記第１障壁層は、前記受光層の側の領域がｉ型であり、前記第２障壁層の側の領域がｐ型であり、
前記第２障壁層は、ｎ型であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 7)
The light receiving layer is n-type,
The first barrier layer has an i-type region on the light-receiving layer side, and a p-type region on the second barrier layer side,
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, wherein the second barrier layer is n-type.

（付記８）
前記受光層は、ｐ型であり、
前記第１障壁層は、前記受光層の側の領域がｐ型であり、前記第２障壁層の側の領域がｎ型であり、
前記第２障壁層は、ｐ型であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 8)
The light-receiving layer is p-type,
In the first barrier layer, the region on the light-receiving layer side is p-type, and the region on the second barrier layer side is n-type,
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, wherein the second barrier layer is p-type.

（付記９）
前記受光層は、ｎ型であり、
前記第１障壁層は、前記受光層の側の領域がｎ型であり、前記第２障壁層の側の領域がｐ型であり、
前記第２障壁層は、ｎ型であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 9)
The light receiving layer is n-type,
In the first barrier layer, the region on the light-receiving layer side is n-type, and the region on the second barrier layer side is p-type,
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, wherein the second barrier layer is n-type.

（付記１０）
前記第２障壁層は、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上であることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の赤外線検出器。
（付記１１）
前記第２障壁層は、膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 10)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 9, wherein the second barrier layer has a carrier concentration of 1×10 18 cm −3 or more.
(Appendix 11)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 10, wherein the second barrier layer has a film thickness of 50 nm or more.

（付記１２）
前記第２障壁層は、側面から中央ヘ向かう方向の幅が１μｍ以上であることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項に記載の赤外線検出器。
（付記１３）
前記受光層、前記第１障壁層及び前記第２障壁層は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれかの材料からなるか、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂいずれか２種以上を含む超格子からなるか、又は、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＳｂのいずれか２種以上を含む混晶からなることを特徴とする、付記１〜１２のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 (Appendix 12)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 11, wherein the second barrier layer has a width of 1 μm or more in a direction from the side surface toward the center.
(Appendix 13)
The light-receiving layer, the first barrier layer, and the second barrier layer are made of any material of GaSb, InAs, AlSb, InSb, or from a superlattice containing any two or more of GaSb, InAs, AlSb, InSb. Or the infrared detector according to any one of appendices 1 to 12, which is composed of a mixed crystal containing any two or more of GaSb, InAs, AlSb, and InSb.

（付記１４）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の赤外線検出器を１画素として複数の画素が２次元に配列されている赤外線検出器アレイを備えることを特徴とする撮像素子。
（付記１５）
付記１４に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に赤外線を入射させるための光学レンズとを備え、
前記第２障壁層のバンドギャップは、前記光学レンズのエネルギーギャップよりも大きいことを特徴とする撮像システム。 (Appendix 14)
An image pickup device comprising an infrared detector array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged with the infrared detector according to any one of appendices 1 to 13 as one pixel.
(Appendix 15)
An image pickup device according to attachment 14;
An optical lens for making infrared rays incident on the image sensor,
The bandgap of the second barrier layer is larger than the energy gap of the optical lens.

（付記１６）
受光層を形成する工程と、
前記受光層上に、前記受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層を形成する工程と、
前記第１障壁層上に電極を形成する工程と、
前記第１障壁層上の前記電極の周囲に前記電極に接しないように、前記受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。 (Appendix 16)
A step of forming a light receiving layer,
Forming a first barrier layer on the light receiving layer to block majority carriers in the central region of the light receiving layer;
Forming an electrode on the first barrier layer;
Forming a second barrier layer around the electrode on the first barrier layer so as not to contact the electrode so as to block majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer. Manufacturing method.

１ 受光層
２ 第１障壁層
３ 電極
４ 第２障壁層
５ メサ構造
６ 絶縁膜
７ 基板
８ 電極層
９ 電極
１０ ＧａＳｂバッファー層
１１ ＩｎＡｓＳｂエッチングストッパー層
１２ 開口部
２０ 赤外線検出器（画素）
２１ 撮像素子（赤外線撮像素子）
２２ 赤外線検出器アレイ
２３ 駆動回路及び読出回路を含むチップ
２４ 表面配線
２５ バンプ
２６ 表面配線
２７ バンプ
３０ 撮像システム（赤外線撮像装置）
３１ センサ部
３２ 制御演算部
３３ 表示部
３４ 光学レンズ 1 Light-Receiving Layer 2 First Barrier Layer 3 Electrode 4 Second Barrier Layer 5 Mesa Structure 6 Insulating Film 7 Substrate 8 Electrode Layer 9 Electrode 10 GaSb Buffer Layer 11 InAsSb Etching Stopper Layer 12 Opening 20 Infrared Detector (Pixel)
21 Image sensor (infrared image sensor)
22 Infrared Detector Array 23 Chip Including Driving Circuit and Readout Circuit 24 Surface Wiring 25 Bump 26 Surface Wiring 27 Bump 30 Imaging System (Infrared Imaging Device)
31 sensor section 32 control calculation section 33 display section 34 optical lens

Claims (11)

受光層と、
前記受光層上に設けられ、前記受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層と、
前記第１障壁層上に設けられた電極と、
前記第１障壁層上の前記電極の周囲に前記電極に接しないように設けられ、前記受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層とを備えることを特徴とする赤外線検出器。 A light-receiving layer,
A first barrier layer which is provided on the light-receiving layer and blocks majority carriers in the central region of the light-receiving layer;
An electrode provided on the first barrier layer,
An infrared detector comprising: a second barrier layer that is provided around the electrode on the first barrier layer so as not to contact the electrode, and blocks majority carriers in an outer peripheral region of the light receiving layer. 前記受光層の側面、前記第１障壁層の側面及び前記第２障壁層の側面及び上面を覆う絶縁膜を備え、
前記絶縁膜は、前記電極と前記第２障壁層の間に介在するように設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線検出器。 An insulating film covering the side surface of the light receiving layer, the side surface of the first barrier layer, and the side surface and the upper surface of the second barrier layer,
The infrared detector according to claim 1, wherein the insulating film is provided so as to be interposed between the electrode and the second barrier layer. 前記第１障壁層のバンドギャップは、前記受光層のバンドギャップよりも大きく、
前記第２障壁層のバンドギャップは、前記受光層及び前記第１障壁層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の赤外線検出器。 The band gap of the first barrier layer is larger than the band gap of the light receiving layer,
The infrared detector according to claim 1, wherein the band gap of the second barrier layer is larger than the band gaps of the light receiving layer and the first barrier layer. 前記第１障壁層は、少なくとも前記電極に接している領域がそれ以外の領域よりも高濃度の不純物を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 The infrared detector according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a region of the first barrier layer in contact with the electrode contains a higher concentration of impurities than the other regions. .. 前記第１障壁層は、ｐ型領域とｎ型領域とを備えるか、ｐ型領域とｉ型領域とを備えるか、又は、ｎ型領域とｉ型領域とを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 The first barrier layer comprises a p-type region and an n-type region, a p-type region and an i-type region, or an n-type region and an i-type region. Item 5. The infrared detector according to any one of items 1 to 4. 前記第２障壁層は、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 The infrared detector according to claim 1, wherein the second barrier layer has a carrier concentration of 1×10 18 cm −3 or more. 前記第２障壁層は、膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 The infrared detector according to claim 1, wherein the second barrier layer has a thickness of 50 nm or more. 前記第２障壁層は、側面から中央ヘ向かう方向の幅が１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の赤外線検出器。 The infrared detector according to claim 1, wherein the second barrier layer has a width of 1 μm or more in the direction from the side surface toward the center. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の赤外線検出器を１画素として複数の画素が２次元に配列されている赤外線検出器アレイを備えることを特徴とする撮像素子。 An image sensor comprising an infrared detector array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged with the infrared detector according to any one of claims 1 to 8 as one pixel. 請求項９に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に赤外線を入射させるための光学レンズとを備え、
前記第２障壁層のバンドギャップは、前記光学レンズのエネルギーギャップよりも大きいことを特徴とする撮像システム。 An image pickup device according to claim 9;
An optical lens for making infrared rays incident on the image sensor,
The bandgap of the second barrier layer is larger than the energy gap of the optical lens. 受光層を形成する工程と、
前記受光層上に、前記受光層の中央領域の多数キャリアをブロックする第１障壁層を形成する工程と、
前記第１障壁層上に電極を形成する工程と、
前記第１障壁層上の前記電極の周囲に前記電極に接しないように、前記受光層の外周領域の多数キャリアをブロックする第２障壁層を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。 A step of forming a light receiving layer,
Forming a first barrier layer on the light receiving layer to block majority carriers in the central region of the light receiving layer;
Forming an electrode on the first barrier layer;
Forming a second barrier layer around the electrode on the first barrier layer so as not to contact the electrode so as to block majority carriers in the outer peripheral region of the light-receiving layer. Manufacturing method.
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