JP5168868B2

JP5168868B2 - 量子井戸型光検知器

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Publication number: JP5168868B2
Application number: JP2006266578A
Authority: JP
Inventors: 弘師西野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008085265A

Description

本発明は、入射光量に応じて光電流を発生させる光検知器に属し、光吸収を多重量子井戸（ＭＱＷ：ｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｓ）層によって行う量子井戸型光検知器の改良に関する。

図１６は従来の量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図であり、（Ａ）は要部切断側面を、（Ｂ）はＭＱＷの要部切断側面を、（Ｃ）は要部エネルギーバンドをそれぞれ示している。

図に於いて、１はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、２はＭＱＷ層、２Ｂは障壁、２Ｗは量子井戸、３はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、４は負側（接地側）電極、５は正側電極、Ｅ_cは伝導帯の下端をそれぞれ示している。

この検知器では、量子井戸２Ｗ内で光吸収によって基底準位から励起準位へと光励起された電子をバイアスを加えることで量子井戸２Ｗ外へ取り出し光電流を発生させている。

光応答の波長は、量子準位間のエネルギー差に依存することとなり、これはＭＱＷ層２に於ける量子井戸２Ｗの層厚と障壁２Ｂのエネルギー高さ（障壁２Ｂの材料組成に依存する）とに依って定まる。

従って、目標とする波長に合せて量子井戸２Ｗの層厚及び障壁２Ｂの組成を調整することになるが、製造時の誤差等の影響により必ずしも設計通りの応答波長が得られるとは限らない。

このような問題に対処する為、構造を異にするＭＱＷ層、即ち、応答波長を異にするＭＱＷ層を予め用意して積層しておき、目標とする波長に近い応答が得られるＭＱＷ層を選択して用いることが行われている（例えば、特許第３７７７８８９号明細書を参照。）。

図１７は応答波長が異なるＭＱＷ層を積層した量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図であり、図に於いて、１１はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、１２は第１のＭＱＷ層、１３はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、１４は第２のＭＱＷ層、１５はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、１６は負側（接地側）電極、１７はバイアス電圧印加用電極、１８は正側電極をそれぞれ示している。

図示の量子井戸型赤外線検知器では、第１のＭＱＷ層１２及び第２のＭＱＷ層１４の二つが積層された構造になっていて、第１のＭＱＷ層１２の応答波長と第２のＭＱＷ層１４の応答波長とは異なるように設計され、目標とする波長に近い応答が得られるＭＱＷ層を選択的に用いるようにしている（例えば、特許第３７７７８８９号明細書を参照。）。

図１８は特許文献１に開示された発明の問題点を説明する為の量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図であり、（Ａ）は要部切断側面を、（Ｂ）は第１のＭＱＷ層１２の要部エネルギーバンドを、（Ｃ）は第２のＭＱＷ層１４の要部エネルギーバンドをそれぞれ示している。

図に於いて、１９は第１のＭＱＷ層１２への電圧をオンオフするスイッチ、２０は第２のＭＱＷ層１４への電圧をオンオフするスイッチを示している。図では、スイッチ１９が開放の状態、即ち、第１のＭＱＷ層１２への印加電圧がオフの状態に在り、スイッチ２０が閉成の状態、即ち、第２のＭＱＷ層１４への印加電圧がオンの状態に在ることを示している。

図１９は特許文献１に開示された発明の問題点を説明する為の検知光波長対感度の関係を表す線図であり、横軸に波長（μｍ）を、縦軸に感度をそれぞれ採ってあり、記号１２は第１のＭＱＷ層１２の応答特性、記号１４は第２のＭＱＷ層１４の応答特性、２１は目標波長（破線の曲線）、２２はクロストーク領域（破線の円）をそれぞれ示している。

図１８に見られる検知器では、所定の目標波長に近い設定の２つのＭＱＷ層１２及び１４を積層した構成になっている為、２つのＭＱＷ層１２及び１４の光応答スペクトル間に波長クロストークを生じやすい。

即ち、図１９に見られるように目標に近い応答を示す第２のＭＱＷ層１４のみにバイアス電圧を与えて光電流を発生させ、第１のＭＱＷ層１２についてはバイアス電圧をオフにして光電流は取り出さないとしても、第１のＭＱＷ層１２のＭＱＷ層内では量子井戸の基底準位から光励起された電子が再度量子井戸内に捕獲される状態になる為、常に光吸収は起こることになる。

従って、クロストーク領域２２の波長領域では、第１のＭＱＷ層１２側に於ける光吸収の影響で第２のＭＱＷ層１４への光入射が減衰することになり、この部分に於ける感度は低下する旨の問題が発生する。
特許第３７７７８８９号明細書

本発明では、積層された複数のＭＱＷ層を選択的に動作させる量子井戸型光検知器の構造に簡単な改変を加えるのみで、選択したＭＱＷ層への光入射が非選択のＭＱＷ層に於ける光吸収が影響を与えないようにする。

本発明に依る量子井戸型光検知器に於いては、上下を一導電型コンタクト層で挟まれ所要波長の光を吸収する多重量子井戸からなる第１の多重量子井戸層、及び、上下を一導電型コンタクト層で挟まれ第１の多重量子井戸層が吸収する光の波長と異なる波長の光を吸収する多重量子井戸からなる第２の多重量子井戸層を前記コンタクト層と反対導電型の半導体層を介して積層した構成を含んでなることを特徴とする。

前記手段を採ることに依り、積層した複数の感度波長を異にするＭＱＷ層のうち、検知する波長に適応するＭＱＷ層を簡単な構成で選択的に動作状態に設定することができ、また、積層されたＭＱＷ層に於ける波長間のクロストークによる感度低下を充分に抑止することができ、更にまた、そのように優れた特性をもつ光検知器でありながら、製造容易な構造であることから、その生産性は良好である。

図１は本発明に依る基本的な量子井戸型光検知器を表す要部切断側面説明図であり、図に於いて、３２はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、３３は第１のＭＱＷ層、３４はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、３５はｐ型ＧａＡｓ中間層、３６はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、３７は第２のＭＱＷ層、３８はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、３９は正側電極、４０及び４１は負側（接地側）電極、４２は正側電極、４３及び４４はスイッチをそれぞれ示している。

図示の量子井戸型光検知器では、２つのＭＱＷ層３３及び３７を積層させる場合、各々のＭＱＷ層３３及び３７の上下にコンタクト層３２と３４、コンタクト層３６と３８をそれぞれ設けるように、そして、コンタクト層３４とコンタクト層３６との間に各コンタクト層とは逆導電型、即ち、ｐ型にしたＧａＡｓ中間層３５を設けた構造にしてある。ここで、ｐ型ＧａＡｓ中間層３５は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３４とｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６との間でｎｐｎ接合を生成し、そのｎｐｎ接合を逆バイアスすることで電流が流れるのを抑止する働きをさせる為のものであり、本発明に於ける重要な要素の一つになっている。

また、外部からバイアス電圧を印加するための電極は、２つのＭＱＷ層３３及び３７のそれぞれに於ける上下のコンタクト層３２及び３４とコンタクト層３６及び３８のそれぞれに、従って、計４箇所に形成されていて、中央部に於ける２箇所の電極４０及び４１はスイッチ４３及び４４の何れか一方を選択的に閉成することに依り、二つのＭＱＷ層３３及び３７の何れか一方を選択的に電源に接続できるようにしている。

図２は図１に見られる量子井戸型光検知器の動作を説明する為のエネルギーバンドダイヤグラムであり、（Ａ）は第２のＭＱＷ層に関するもの、（Ｂ）は第１のＭＱＷ層に関するものをそれぞれ表し、図１に於いて用いた記号と同じ記号で指示した部分は同一或いは同効の部分を表すものとする。尚、図に於いて、３３Ｗ及び３７Ｗは量子井戸、白丸は電子をそれぞれ示している。

本発明に依る量子井戸型光検知器に於いては、図１について説明したように、２つのＭＱＷ層３３及び３７が積層され、その両端の電極３９及び４２にバイアス電圧Ｖを印加してあり、電極４０及び４１では、片側のＭＱＷ層、図ではＭＱＷ層３７に接するコンタクト層３６の電極４１が導通するようにスイッチ４４がオン状態とされ、ＭＱＷ層３３のスイッチ４３はオフ状態になっている。

ＭＱＷ層３７の光応答スペクトル特性が目標に近いものである場合、上記の接続状態でＭＱＷ層３７が通常の動作状態となって、図２（Ａ）に見られるように量子井戸３７Ｗ内の電子が光励起されてコンタクト層３８に流れ込むので光電流ＯＣが発生する。

また、ＭＱＷ層３３に於いては、ＭＱＷ層３７の下部に在るコンタクト層３６と最下部のコンタクト層３２間でバイアス電圧が加わることになる為、図示したようにｎｐｎ接合とＭＱＷ層３３とが直列に接続され、バイアス電圧が印加された状態となる。

この場合、図２（Ｂ）に見られるように、ＭＱＷ層３３の量子井戸３３Ｗから光励起された電子が電界によって放出されるのであるが、その後、コンタクト層３６からの電子の流入は、逆バイアス状態に在るｎｐｎ接合に依って阻止される為、光電流は生じないことになる。

即ち、ＭＱＷ層３３側では多重量子井戸３３Ｗへの電子の補給は杜絶し、量子井戸３３Ｗ内の電子は欠乏することになるから、ＭＱＷ層３３に於いて光吸収は起こらない。

前記説明した動作からすれば、ＭＱＷ層３３側のクロストークに起因するＭＱＷ層３７の感度低下は抑止されることが理解できよう。

図３は本発明に依る量子井戸型光検知器を作製するための半導体層積層構成を表す要部側面説明図であり、基本的には、面方位（１００）であるＧａＡｓ基板３１上に第１のＭＱＷ層５１、ｎｐｎ接合を生成させる為の中間層５２、第２のＭＱＷ層５２を成長させてある。

第１のＭＱＷ層５１は、不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3であるｎ型ＧａＡｓ層上にｉ−ＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成＝０．２５５）障壁層、ｎ型ＧａＡｓ井戸層を２０回繰り返し形成したものである。

中間層５２は、第１のＭＱＷ層５１上にｎ型ＧａＡｓ層／ｐ型ＧａＡｓ層（不純物濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^-3）／ｎ型ＧａＡｓ層を順に形成したものである。

第２のＭＱＷ層５３は、第１のＭＱＷ層５１と比較してｉ−ＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成＝０．２４５）の組成が異なっている。

第２のＭＱＷ層５３上には、ｎ型ＧａＡｓ層などを成長してウェーハを完成する。ここで、半導体層を結晶成長させる技術としては、ＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）法、或いは、ＭＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃｖａｐｏｒｐｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ）法を適用して良い。

図４乃至図１１は前記結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図であり、以下の説明では、上記各図を参照すると共に量子井戸型光検知器の構成については図１を、そして、第１のＭＱＷ層５１、中間層５２、第２のＭＱＷ層５３については図３を随時参照することで理解が容易になる。

図４参照
量子井戸型光検知器に必要な光結合器を作製するため、図３を用いて説明した第１のＭＱＷ層５１、中間層５２、第２のＭＱＷ層５３を含むウェーハの表面に回折構造（凹凸）を形成する。

即ち、ウェーハの表面にＡｌＧａＡｓ層（極薄いので図示を省略。以下、同様。）を介してＧａＡｓ層を成膜し、前記ＡｌＧａＡｓ層をエッチングストッパとして前記ＧａＡｓ層を選択ドライエッチング法を適用して加工することで回折構造５４を形成する。

図５参照
各ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６、３４、３２に対し電極を接触させる為のコンタクト穴Ａ、Ｂ、Ｃを形成する。この場合、ＩｎＧａＰ層（図３参照）をエッチングストッパとし、ドライエッチング法を適用してＧａＡｓ層／ＡｌＧａＡｓ層を加工する。

コンタクト穴Ｂ、Ｃを形成する場合、エッチングストッパであるＩｎＧａＰ層でドライエッチングが停止するので、ＨＣｌをエッチャントにしてウェットエッチングを行い、再度、ドライエッチングを行うようにする。

図６参照
コンタクト穴Ａ〜Ｃ内壁も含めて全面にＳｉＯＮ保護膜５５を形成し、次いで、ドライエッチング法を適用してオーミック電極形成予定領域のＳｉＯＮ保護膜５５を除去し、次いで、リフトオフ法を適用してＡｕＧｅ／Ａｕからなる電極４２、４１、４０、３９を形成する。

図７参照
ドライエッチング法を適用し、回折構造５４を覆っているＳｉＯＮ保護膜５５を除去してから、リフトオフ法を適用し、ＴｉＷ／Ａｕからなるミラー電極５６を形成する。

図８参照
表面全体をＳｉＯＮ保護膜５７で覆い、ドライエッチング法を適用して電極４２〜３９と導通をとるのに必要な箇所に在るＳｉＯＮ保護膜５７を除去してコンタクト穴を表出させる。

図９参照
スパッタリング法を適用することに依り、全面にＴｉ／Ｐｔ膜を形成してから配線パターンのマスクを形成し、イオンミリング法を適用して不要な部分を除去することに依って電極４２〜３９から各コンタクト穴を介して表面に至る配線６２、６１、６０、５９を形成する。尚、配線６２と配線５９とは、図に現れていない箇所で共通接続されている。

図１０参照
ドライエッチング法を適用することに依り、多数の画素を分離する為の分離溝を形成する予定領域に於けるＳｉＯＮ保護膜５５を除去し、次いで、下地になっていた第２のＭＱＷ層５３、中間層５２、第１のＭＱＷ層５１などの諸半導体層のエッチングを行って最下層のｎ型ＧａＡｓコンタクト層３２を分断する素子分離溝６３を形成する。尚、この際、エッチングストッパであるＩｎＧａＰ層でドライエッチングが停止した場合には、図５の工程で説明した方法と同じ方法を採って、ＨＣｌをエッチャントにするウェットエッチング法を併用しつつドライエッチングを行うようにする。

図１１参照
再度、全面をＳｉＯＮ保護膜５８で覆ってから、読出し回路と接続する為に必要となるＩｎバンプ電極５９を形成する。その為には、Ｉｎバンプ電極形成予定部分に在るＳｉＯＮ保護膜５８を除去してから、リフトオフ法を適用して作製すれば良い。

図１２は本発明に依る量子井戸型光検知器と読み出し回路との接続関係を表す要部説明図であり、図１、図１１に於いて用いた記号と同じ記号で指示した部分は同一或いは同効の部分を表すものとする。

図に於いて、７１は読み出し回路、７２及び７３はスイッチ用トランジスタ、７４はバイアス電源印加用入力ゲート・トランジスタ、７５は積分容量、７６は電源リセット用トランジスタをそれぞれ示している。尚、スイッチ用トランジスタ７２及び７３は図１に見られるスイッチ４３及び４４に相当する。

第２のＭＱＷ層５３と第１のＭＱＷ層５１とは図３について説明した量子井戸の構造に依り、それぞれ光応答ピーク波長が８．９μｍと８．４μｍとを標準にして得られるように設計されている。光検知器として使用する際の所望のピーク波長が８．６±０．２μｍ範囲であるとし、製造時の誤差でＡｌ組成が大きくなった場合、第２のＭＱＷ層５３側を活性化、即ち、スイッチ４４（トランジスタ７３）をオンにし、逆に、Ａｌ組成が小さくなった場合、第１のＭＱＷ層５１側を活性化、即ち、スイッチ４３（トランジスタ７２）をオンにする。

図１３はＭＱＷ層に於けるＡｌ組成と光吸収波長との関係を表す線図であり、（Ａ）は二つのＭＱＷ層をもつ本発明の場合、（Ｂ）は一つのＭＱＷ層をもつ従来例の場合をそれぞれ示している。

図の（Ａ）に於いて、左側の数値は光の波長、その数値の右側に在る棒グラフの（１）で表示した範囲が第１のＭＱＷ層に於ける光応答ピーク波長の変化範囲、棒グラフの右側に在る数値が対応するＡｌ組成の数値（０を０．２４５とし、それぞれの数値を０．０１倍した値を０．２４５に加えた値がＡｌ組成値）、その数値の右側に在る棒グラフの（２）で表示した範囲が第２のＭＱＷ層に於ける光応答ピーク波長の変化範囲、棒グラフの右側に在る数値が対応するＡｌ組成の数値（０を０．２５５とし、それぞれの数値を０．０１倍した値を０．２４５に加えた値がＡｌ組成値）、その数値の右側に在る二つの曲線は第１のＭＱＷ層及び第２のＭＱＷ層の光吸収特性を表す線図である。尚、図の（Ｂ）については、ＭＱＷ層が一つである場合の図で点を除き、図の（Ａ）と同様な見方をすることができる。

本発明の場合、第１のＭＱＷ層及び第２のＭＱＷ層を選択使用することに依り、図１３（Ａ）から看取できるように、標準のＡｌ組成設定値＝０として、Ａｌ組成のずれが−４〜＋５の範囲に於いて、第１及び第２の何れかのＭＱＷ層が所望のピーク波長をもつ光検知器として機能させることができる。

通常の量子井戸型光検知器、即ち、図１６について説明したものでは、図１３（Ｂ）から看取できるように、中心ピーク波長を８．６μｍに設定して量子井戸構造を作製した場合、Ａｌ組成が−２〜＋２の範囲でピーク波長＝８．６±０．２μｍを満足させることができるのみである。従って、本発明に依れば、ウェハの製造誤差、即ち、Ａｌ組成の誤差に対する許容範囲が大きく拡大されたことを理解できよう。

図１４は本発明に依る量子井戸型光検知器の他の例を表す要部平面図であり、図４乃至図１１に於いて用いた記号と同じ記号で指示した部分は同一或いは同効の部分を表すものとする。

図に於いて、８１は図１０に見られる素子分離溝６３で電気的に個別に分断されている量子井戸型光検知器の１個分、即ち、１画素を表していて、それぞれの画素８１は前記説明したように積層された二つのＭＱＷ層を備えているものとする。

各画素８１に於いては、図５について説明したコンタクト穴Ａ、Ｂ、Ｃを備えていて、コンタクト穴Ａから引き出された配線は素子分離溝６３の底を這う配線８２で共通接続され、その配線８２は検知器周辺に於ける一方の側に全て導出されてＩｎバンプ６５Ａに接続され、そして、コンタクト穴Ｂから引き出された配線は同じく分離溝６３の底を這う配線８３で共通接続され、同じく周辺に於ける他方の側に全て導出されてＩｎバンプ６５Ｂに接続されている。

前記の配線８２或いは８３を形成することは容易であり、図９について説明した工程と図１０について説明した工程の順序を入れ替える、即ち、素子分離溝６３を形成してから配線の形成工程を実施することで簡単に実現することができる。

このようにすると、コンタクト穴Ａ、Ｂからの引出し配線は周辺部で一括して読み出し回路と接続するよう共通化でき、各個別の画素内に形成するＩｎバンプは1 個のみになって簡略化を図ることができる。

図１５は図１４について説明した光検知器を読み出し回路と接続する場合について説明する為の要部平面図であり、（Ａ）は読み出し回路の周辺部に在るバンプ群を、（Ｂ）は光検知器の周辺部に在るバンプ群をそれぞれ示している。

図１５の（Ａ）に見られる読み出し回路の一方の側に在るバンプ８９Ａ及び対向する他方の側に在るバンプ８９Ｂの間隔は、図１５の（Ｂ）に見られる光検知器が備えるバンプ６５Ａとバンプ６５Ｂとの間隔に比較して、少なくともバンプ１個分ずらせてある。従って、読み出し回路と光検知器との各バンプ側を対向させ、例えば、バンプ８９Ａとバンプ６５Ａとを接続した場合、バンプ８９Ｂとバンプ６５Ｂとは接続されないので回路オープンの状態になる。尚、図示例では、バンプ６５Ｂ側が接続されている。

このように、実施例２では、読み出し回路と光検知器との貼り合わせ位置をずらせるだけで、第１のＭＱＷ層と第二のＭＱＷ層の何れを動作可能状態にするかを選択することができるので、図１について説明したスイッチ４３及び４４を別設する必要がなくなる。

共通配線８２及び８３の何れを読み出し回路と接続するかは、画素を多数並べたチップと読出し回路チップをフリップチップ接続する前の状態で、予め第１のＭＱＷ層と第二のＭＱＷ層との素子特性を調べておき、所望の波長特性に近いＭＱＷ層側が通常通りに駆動できるような接続を選べば良い。

本発明に於いては、前記説明した実施の形態を含め、多くの形態で実施することができるので、以下、それを付記として例示する。

（付記１）
上下一導電型コンタクト層で挟まれ所要波長の光を吸収する多重量子井戸からなる第１の多重量子井戸層、及び、上下を一導電型コンタクト層で挟まれ第１の多重量子井戸層が吸収する光の波長と異なる波長の光を吸収する多重量子井戸からなる第２の多重量子井戸層を前記コンタクト層と反対導電型の半導体層を介して積層した構成を含んでなること
を特徴とする量子井戸型光検知器。

（付記２）
第１の多重量子井戸層に於ける基板側一導電型コンタクト層及び第２の多重量子井戸層に於ける表面側一導電型コンタクト層に形成され同じバイアス電源に接続される電極と、第１の多重量子井戸層に於ける表面側一導電型コンタクト層及び第２の多重量子井戸層に於ける基板側一導電型コンタクト層に形成され何れか一方が前記バイアス電源と異なる電位に接続され、且つ、他方が前記電位から開放されている電極と
を備えてなることを特徴とする（付記１）記載の量子井戸型光検知器。

（付記３）
積層された第１の多重量子井戸層及び第２の量子井戸層を含む画素が多数配列されたアレイ、及び、画素からの光電流信号を読み出す読み出し回路の接続構成に於いて、
アレイに於ける第１の多重量子井戸層の表面側コンタクト層に於ける各電極を共通に結ぶ配線、及び、アレイに於ける第２の多重量子井戸層の基板側コンタクト層に於ける各電極を共通に結ぶ配線が設けられ、前記各配線の何れか一方の配線が読み出し回路に接続されてなること
を特徴とする（付記１）或いは（付記２）記載の量子井戸型光検知器。

（付記４）
各共通配線と読み出し回路との間に介在して前記共通配線の何れかを読み出し回路に接続するスイッチ
を備えてなることを特徴とする（付記１）乃至（付記３）の何れか１記載の量子井戸型光検知器。

（付記５）
多重量子井戸層に於ける量子井戸及び障壁がＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＰ及びこれ等の混晶から選択された材料からなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記４）の何れか１記載の量子井戸型光検知器。

（付記６）
（付記１）乃至（付記５）の量子井戸型光検知器を製造する場合に於いて、
第１の多重量子井戸層及び第２多重量子井戸層の何れかを読み出し回路に接続する際、予め各多重量子井戸層の分光応答特性を測定して適切な多重量子井戸層を選択する工程
が含まれてなることを特徴とする量子井戸型光検知器の製造方法。

本発明に依る基本的な量子井戸型光検知器を表す要部切断側面説明図である。図１に見られる量子井戸型光検知器の動作を説明する為のエネルギーバンドダイヤグラムである。本発明に依る量子井戸型光検知器を作製するための半導体層積層構成を表す要部側面説明図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。図３について説明した結晶成長を実施して作製したウェーハを用いて量子井戸型光検知器を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。本発明に依る量子井戸型光検知器と読み出し回路との接続関係を表す要部説明図である。ＭＱＷ層に於けるＡｌ組成と光吸収波長との関係を表す線図である。本発明に依る量子井戸型光検知器の他の例を表す要部平面図である。図１４について説明した光検知器を読み出し回路と接続する場合について説明する為の要部平面図である。従来の量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図である。応答波長が異なるＭＱＷ層を積層した量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図である。特許文献１に開示された発明の問題点を説明する為の量子井戸型赤外線検知器を表す要部説明図である。特許文献１に開示された発明の問題点を説明する為の検知光波長対感度の関係を表す線図である。

符号の説明

３２ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
３３第１のＭＱＷ層
３４ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
３５ｐ型ＧａＡｓ中間層
３６ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
３７第２のＭＱＷ層
３８ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
３９正側電極
４０及び４１負側（接地側）電極
４２正側電極
４３及び４４スイッチ

Claims

上下を一導電型コンタクト層で挟まれ所要波長の光を吸収する多重量子井戸層を複数備えた量子井戸型光検知器に於いて、
最下層より第１の下部コンタクト層、第１の多重量子井戸層、第１の上部コンタクト層、前記コンタクト層とは導電型が異なる反対導電型層、第２の下部コンタクト層、第１の多重量子井戸層とは吸収波長が異なる第２の多重量子井戸層、第２の上部コンタクト層が順に積層された積層構造と、
第１の下部コンタクト層と第２の上部コンタクト層に形成され同じバイアス電源に接続される電極と、
第１の上部コンタクト層と第２の下部コンタクト層に形成され前記バイアス電源とは異なる電位にそれぞれスイッチを介して接続される電極と
を備えてなることを特徴とする量子井戸型光検知器。
前記スイッチは、前記第１の上部コンタクト層に形成された電極及び前記第２の下部コンタクト層に形成された電極の２つの電極のうち、何れか一方がバイアス電位に接続された際、他方の電極がバイアス電位から開放されるように切り換えられるものであること
を特徴とする請求項１記載の量子井戸型光検知器。
積層された第１の多重量子井戸層及び第２の多重量子井戸層を含む画素が多数配列されたアレイ、及び、画素からの光電流信号を読み出す読み出し回路の接続構成に於いて、
前記アレイに於ける第１の多重量子井戸層の第１の上部コンタクト層に於ける各電極を共通に結ぶ配線、及び、前記アレイに於ける第２の多重量子井戸層の第２の下部コンタクト層に於ける各電極を共通に結ぶ配線が設けられ、前記各配線の何れか一方の配線が前記読み出し回路に接続されてなること
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載の量子井戸型光検知器。
前記各共通配線と前記読み出し回路との間に介在して前記共通配線の何れかを前記読み出し回路に接続するスイッチ
を備えてなることを特徴とする請求項３記載の量子井戸型光検知器。
多重量子井戸層に於ける量子井戸及び障壁がＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＰ及びこれ等の混晶から選択された材料からなること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１記載の量子井戸型光検知器。