JP2020170753A - 光検出器、これを用いた撮像装置、及び光検出器の製造方法 - Google Patents
光検出器、これを用いた撮像装置、及び光検出器の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
量子井戸層と前記量子井戸層を積層方向に挟む障壁層とを含む活性層、
を有し、
前記量子井戸層は、面内方向に周期的なポテンシャル変化を有する。
a<(π/2NQW)1/2
とする。量子井戸内部の電子密度は、量子井戸層の不純物密度、または積層方向に量子井戸と障壁層が周期的に繰り返される多重量子井戸の場合は、一周期内の不純物密度と読み替えてもよい。
a<(π/2NQW)1/2
を満たす場合に、束縛電子はエネルギーギャップ位置よりも小さい波数領域に分布する。
a<(π/2NQW)1/2
を満たすことで、感度を保ったまま暗電流を抑制することができる。
(付記1)
量子井戸層と前記量子井戸層を積層方向に挟む障壁層とを含む活性層、
を有し、
前記量子井戸層は、面内方向に周期的なポテンシャル変化を有する
ことを特徴とする光検出器。
(付記2)
前記量子井戸層は、前記ポテンシャル変化の周期をa、前記量子井戸層に含まれる不純物の面内密度をNQWとすると、
a<(π/2NQW)1/2
を満たす付記1に記載の光検出器。
(付記3)
前記活性層は、前記積層方向に前記量子井戸層と前記障壁層が交互に複数回繰り返された多重量子井戸を有し、前記面内密度は、前記多重量子井戸に含まれる前記量子井戸層の1層あたりの不純物密度である付記2に記載の光検出器。
(付記4)
前記量子井戸層は、第1のエネルギーバンドギャップを有する第1の化合物半導体と、前記第1のエネルギーバンドギャップよりも大きい第2のエネルギーバンドギャップを有する第2の化合物半導体が、前記面内方向で交互に配置されている、付記1〜3のいずれかに記載の光検出器。
(付記5)
前記障壁層は、前記第2のエネルギーバンドギャップよりも大きい第3のエネルギーバンドギャップを有する付記4に記載の光検出器。
(付記6)
前記第2の化合物半導体と前記障壁層は、同じ材料で、異なる組成で形成されている付記5に記載の光検出器。
(付記7)
前記活性層を支持する基板、
をさらに有し、
前記基板は傾斜基板である付記1〜6のいずれかに記載の光検出器。
(付記8)
前記傾斜基板は、表面に所定の幅のステップを有し、
前記ポテンシャル変化の前記周期は前記幅に相当する付記7に記載の光検出器。
(付記9)
付記1〜8のいずれかに記載の光検出器と、
前記光検出器が実装された読出し回路と、
を有する撮像装置。
(付記10)
前記光検出器は、分離溝によって互いに分離された複数の画素の配列を有し、
前記画素の各々が前記活性層を有し、
前記光検出器は、前記複数の画素に形成された突起電極によって前記読出し回路にフリップチップ実装されている付記9に記載の撮像装置。
(付記11)
基板の上の第1領域に第1の化合物半導体の層を形成し、
前記基板の面内方向で前記第1領域と隣接する第2領域に、前記第1の化合物半導体よりもエネルギーバンドギャップの大きい第2の化合物半導体の層を形成して前記面内方向に周期的なポテンシャル変化を有する第1の層を形成し、
前記第1の層を、前記第1の化合物半導体よりも前記エネルギーバンドギャップの大きい第2の層で積層方向に挟む、
光検出器の製造方法。
(付記12)
前記第1の化合物半導体と、前記第2の化合物半導体をステップフロー成長モードで形成する付記11に記載の光検出器の製造方法。
(付記13)
表面に所定の幅のステップを有する傾斜基板を前記基板として用いる、付記11または12に記載の光検出器の製造方法。
(付記14)
前記第1の化合物半導体を、前記ステップの前記面内方向の第1の位置まで成長し、
前記第2の化合物半導体を、前記第1の位置から前記ステップの端部まで成長する、
付記13に記載の光検出器の製造方法。
11 コンタクト層
12,21−1〜12−n 障壁層
15 低ポテンシャル層(第1の化合物半導体)
16 高ポテンシャル層(第2の化合物半導体)
17、17−1〜17−n 量子井戸層
18 コンタクト層
22,23 電極
34 バンプ電極(突起電極)
50 撮像装置
51 読出し回路
Claims (7)
- 量子井戸層と前記量子井戸層を積層方向に挟む障壁層とを含む活性層、
を有し、
前記量子井戸層は、面内方向に周期的なポテンシャル変化を有する
ことを特徴とする光検出器。 - 前記量子井戸層は、前記ポテンシャル変化の周期をa、前記量子井戸層に含まれる不純物の面内密度をNQWとすると、
a<(π/2NQW)1/2
を満たす請求項1に記載の光検出器。 - 前記活性層は、前記積層方向に前記量子井戸層と前記障壁層が交互に複数回繰り返された多重量子井戸を有し、前記面内密度は、前記多重量子井戸に含まれる前記量子井戸層の1層あたりの不純物密度である請求項2に記載の光検出器。
- 前記量子井戸層は、第1のエネルギーバンドギャップを有する第1の化合物半導体と、前記第1のエネルギーバンドギャップよりも大きい第2のエネルギーバンドギャップを有する第2の化合物半導体が、前記面内方向で交互に配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光検出器。
- 前記障壁層は、前記第2のエネルギーバンドギャップよりも大きい第3のエネルギーバンドギャップを有する請求項4に記載の光検出器。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光検出器と、
前記光検出器が実装された読出し回路と、
を有する撮像装置。 - 基板の上の第1領域に第1の化合物半導体の層を形成し、
前記基板の面内方向で前記第1領域と隣接する第2領域に、前記第1の化合物半導体よりもエネルギーバンドギャップの大きい第2の化合物半導体の層を形成して前記面内方向に周期的なポテンシャル変化を有する第1の層を形成し、
前記第1の層を、前記第1の化合物半導体よりも前記エネルギーバンドギャップの大きい第2の層で積層方向に挟む、
光検出器の製造方法。
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