JP5853454B2

JP5853454B2 - 赤外線検知器及び赤外線検知器の製造方法

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Publication number: JP5853454B2
Application number: JP2011156995A
Authority: JP
Inventors: 藤井　俊夫; 俊夫藤井; 西野　弘師; 弘師西野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: JP2013026285A

Description

本発明は、赤外線検知器及び赤外線検知器の製造方法に関するものである。

赤外線イメージセンサ等の赤外線検知器は、夜間の侵入者監視等をするため、また、火災等の発熱の監視等を行なうため、幅広く用いられている。このような赤外線検知器は、対象から発せされる赤外線を検出するものであるが、高性能な赤外線センサとして２波長を同時に検出することのできる赤外線センサがある。また、このような赤外線イメージセンサは、小型化や高画質化の観点から、画素ピッチを狭くすることにより、画素の高密度化が求められている。

米国特許第５１４９９５６号明細書特表２００２−５０３８７７号公報特許第３７７６２６６号公報

図１に基づき、従来からある２波長検出可能な赤外線イメージセンサについて説明する。この２波長赤外線イメージセンサは、高抵抗なＧａＡｓ基板９１０上に、第１のコンタクト層９２１、第１の赤外光吸収層９２２、共通コンタクト層９２３、第２の赤外光吸収層９２４、第２のコンタクト層９２５等が積層されている。このような構造の２波長検出可能な赤外線イメージセンサとしては、各々の画素に入射した光を効率よく吸収させるため多重反射を用いたＱＷＩＰ(Quantum Well Infrared Photodetector：量子井戸型赤外線検知器)がある。ＱＷＩＰでは、多重反射をさせるための不図示の回折格子等が第２のコンタクト層９２５の表面に形成されており、形成された半導体層を画素ごとに分離する画素分離溝９３０が形成されている。この画素分離溝９３０は、隣接する画素間の光学的なクロストーク及び電気的なクロストークを防ぐことができるため、ＱＷＩＰでは必要不可欠なものである。尚、ＱＷＩＰでは、第１の赤外光吸収層９２２及び第２の赤外光吸収層９２４は、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）を有する量子井戸層により形成されている。

また、各々の画素には、第１のコンタクト穴９３１と第２のコンタクト穴９３２が設けられており、第２のコンタクト層９２５上には、不図示の絶縁膜等を介しＩｎ等により形成されたバンプ９４１、９４２、９４３が設けられている。バンプ９４１は、第１のコンタクト穴９３１に形成された配線９５１により、共通コンタクト層９２３上に設けられたオーミック電極９６１を介し、共通コンタクト層９２３と接続されている。バンプ９４３は、第２のコンタクト穴９３２に形成された配線９５３により第１のコンタクト層９２１上に設けられたオーミック電極９６３を介し、第１のコンタクト層９２１と接続されている。また、バンプ９４２は、第２のコンタクト層９２５上に形成されている不図示の絶縁膜の開口部に形成されたオーミック電極９６２を介し、第２のコンタクト層９２５と接続されている。

このため、図１に示す構造の２波長赤外線イメージセンサでは、１つの画素あたり２つの穴、即ち、第１のコンタクト穴９３１及び第２のコンタクト穴９３２を設ける必要がある。尚、第１の赤外光吸収層９２２において検出された赤外線の信号は、バンプ９４１とバンプ９４３との間で検出され、第２の赤外光吸収層９２４において検出された赤外線の信号は、バンプ９４１とバンプ９４２との間で検出される。よって、２波長の画像を同時に検出することができる。

ところで、２波長赤外線イメージセンサにおいては、画素数の増加に応じてチップあたりの面積が増加すると、コストアップとなってしまうため、１画素あたりの画素ピッチを狭くする必要がある。しかしながら、第１のコンタクト穴９３１及び第２のコンタクト穴９３２の大きさを小さくするには限界があり、画素ピッチを狭めると、１画素あたりの画素面積が画素ピッチを狭めた以上に狭くなり、赤外線に対する感度が低下してしまう。このため、２波長赤外線イメージセンサにおける特性が低下してしまう。

即ち、１画素あたりの画素ピッチＰを４０μｍとし、画素分離溝９３０の幅を２μｍとし、第１のコンタクト穴９３１及び第２のコンタクト穴９３２の一辺を７μｍの略正方形とした場合、画素面積におけるコンタクト穴の比率は約７％である。この場合、全体における画素面積は８４．１％である。これに対し、１画素あたりの画素ピッチＰを２０μｍとし、画素分離溝９３０の幅を２μｍとし、第１のコンタクト穴９３１及び第２のコンタクト穴９３２の一辺が７μｍの略正方形とした場合、画素面積におけるコンタクト穴の比率は約３０％である。この場合、全体における画素面積は５６．５％である。このため、画素ピッチＰを狭くすると、それ以上に画素面積が狭くなり、赤外線に対する感度が低下してしまい、２波長赤外線イメージセンサの特定が低下してしまう。

よって、画素面積をあまり狭くすることなく、画素ピッチを狭くすることのできる構造の赤外線検知器及び赤外線検知器の製造方法が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、共通コンタクト層の一方の面に積層形成された第１の赤外光吸収層及び第１のコンタクト層と、前記共通コンタクト層の他方の面に積層形成された第２の赤外光吸収層及び第２のコンタクト層と、前記第２の赤外光吸収層及び前記第２のコンタクト層を分離する上側画素分離溝と、前記共通コンタクト層を挟んで前記上側画素分離溝の前記共通コンタクト層の一方の面に設けられ、前記第１の赤外光吸収層及び前記第１のコンタクト層を分離する下側画素分離溝と、前記上側画素分離溝及び前記下側画素分離溝により分離された各々の画素ごとに、前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去した状態で形成されたコンタクト穴と、を有し、前記各々の画素の間には、前記共通コンタクト層が存在することを特徴とする。

また、本実施の形態の他の一観点によれば、共通コンタクト層の一方の面に積層形成された第１の赤外光吸収層及び第１のコンタクト層と、前記共通コンタクト層の他方の面に積層形成された第２の赤外光吸収層及び第２のコンタクト層と、前記第２の赤外光吸収層及び前記第２のコンタクト層を分離する上側画素分離溝と、前記共通コンタクト層を挟んで前記上側画素分離溝の前記共通コンタクト層の一方の面に設けられ、前記第１の赤外光吸収層及び前記第１のコンタクト層を分離する誘電体層と、前記上側画素分離溝及び前記誘電体層により分離された各々の画素ごとに、前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去した状態で形成されたコンタクト穴と、を有し、前記各々の画素の間には、前記共通コンタクト層が存在することを特徴とする。

また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体基板上に格子状の誘電体層を形成する工程と、前記半導体基板の表面に、エピタキシャル成長により、第１のコンタクト層、第１の赤外光吸収層を形成し、前記第１の赤外光吸収層及び前記誘電体層上に共通コンタクト層を形成し、前記共通コンタクト層上に、第２の赤外光吸収層、第２のコンタクト層を形成する工程と、前記誘電体層に対応する領域の前記第２のコンタクト層及び前記第２の赤外光吸収層を除去し上側画素分離溝を形成する工程と、前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去し、各々の画素ごとにコンタクト穴を形成する工程と、前記半導体基板をエッチングにより除去する工程と、を有することを特徴とする。

開示の赤外線検知器及び赤外線検知器の製造方法によれば、１画素あたりに形成されるコンタクト穴を減らすことができるため、同じ画素ピッチにおける画素面積を広くすることができ、画素面積をあまり狭くすることなく、画素ピッチを狭くすることができる。

従来の赤外線検知器の構造図第１の実施の形態における赤外線検知器の構造図第１の実施の形態における赤外線検知器の斜視図第１の実施の形態における赤外線検知器の要部拡大図第１の実施の形態における赤外線検知器の製造方法の工程図（１）第１の実施の形態における赤外線検知器の製造方法の工程図（２）第１の実施の形態における赤外線検知器の製造方法の工程図（３）第１の実施の形態における赤外線検知器の製造方法の工程図（４）第２の実施の形態における赤外線検知器の構造図

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
（赤外線検知器）
第１の実施の形態における赤外線検知器について説明する。図２及び図３に基づき本実施の形態における赤外線検知器について説明する。尚、図３は、図２の構造を模式的に示す斜視図であり、第２のバンプ電極４２等が形成される位置が異なっている。

本実施の形態における赤外線検知器である赤外線イメージセンサは、共通コンタクト層１１の一方の面に形成された第１の赤外光吸収層１２及び第１のコンタクト層１３と、他方の面に形成された第２の赤外光吸収層１４及び第２のコンタクト層１５とを有している。

共通コンタクト層１１、第１のコンタクト層１３及び第２のコンタクト層１５は、ｎ−ＧａＡｓにより形成されており、導電性を有している。

第１の赤外光吸収層１２は、共通コンタクト層１１の一方の面上に、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することにより量子井戸層となるＭＱＷが形成されており、各々の層の組成及び膜厚は、波長が３〜５μｍの赤外線を吸収する光吸収層となるように調整されている。尚、第１のコンタクト層１３は、第１の赤外光吸収層１２上に形成されている。

第２の赤外光吸収層１４は、共通コンタクト層１１の他方の面上に、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することにより量子井戸層となるＭＱＷが形成されており、各々の層の組成及び膜厚は、波長が８〜１２μｍの赤外線を吸収する光吸収層となるように調整されている。尚、第２のコンタクト層１５は、第２の赤外光吸収層１４上に形成されている。

共通コンタクト層１１の一方の面には、第１のコンタクト層１３及び第１の赤外光吸収層１２が除去された下側画素分離溝２１が形成されており、他方の面には、第２のコンタクト層１５及び第２の赤外光吸収層１４が除去された上側画素分離溝２２が形成されている。尚、下側画素分離溝２１及び上側画素分離溝２２は格子状に形成されており、下側画素分離溝２１と上側画素分離溝２２とは、共通コンタクト層１１を介して、同じ位置となるように形成されている。

また、第２のコンタクト層１５の側から、第２のコンタクト層１５、第２の赤外光吸収層１４、共通コンタクト層１１、第１の赤外光吸収層１２を除去し、第１のコンタクト層１３を露出させたコンタクト穴３０が形成されている。尚、コンタクト穴３０は、下側画素分離溝２１及び上側画素分離溝２２に接して形成されている。

また、第２のコンタクト層１５の表面には、不図示の絶縁膜を介し、第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２がＩｎ等により形成されている。第１のバンプ電極４１は、コンタクト穴３０に設けられた配線６１により、コンタクト穴３０の底に設けられたオーミック電極５１を介し第１のコンタクト層１３と接続されている。また、第２のバンプ電極４２は、オーミック電極５２を介し第２のコンタクト層１５と接続されている。具体的には、第２のコンタクト層１５上における不図示の絶縁膜には開口部が形成されており、この開口部にはオーミック電極５２が形成されており、第２のバンプ電極４２は、このオーミック電極５２を介し第２のコンタクト層１５と接続されている。

尚、本実施の形態では、第１の赤外光吸収層１２において検出された赤外線の信号は、第１のバンプ電極４１と共通コンタクト層１１との間で検出される。また、第２の赤外光吸収層１４において検出された赤外線の信号は、第２のバンプ電極４２と共通コンタクト層１１との間で検出される。よって、共通コンタクト層１１を共通の電極として、２波長における画像を同時に検出することができる。

また、第２のコンタクト層１５の表面には、回折格子が形成されており、入射した赤外線を多重反射させることができるように形成されている。具体的には、図４に示すように、第２のコンタクト層１５の表面には回折格子１６が形成されており、回折格子１６が形成されている第２のコンタクト層１５上には、赤外線を反射する反射膜１７となる金属膜が形成されている。反射膜１７上には、絶縁膜１８が形成されており、第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２は、絶縁膜１８上に形成されている。尚、第２のバンプ電極４２は、絶縁膜１８に設けられた開口に形成されているオーミック電極５２の上に形成されている。

本実施の形態における赤外線検知器である赤外線イメージセンサは、ＱＷＩＰまたは、ＱＤＩＰ（Quantum Dot Infrared Photodetector 量子ドット型赤外線検知器）である。具体的には、ＱＷＩＰの場合には、第１の赤外光吸収層１２及び第２の赤外光吸収層１４には量子井戸構造を有する量子井戸層が形成されており、ＱＤＩＰの場合には、第１の赤外光吸収層１２及び第２の赤外光吸収層１４に対応するものとして量子ドット構造を有する量子ドット層が形成されている。このため、第１の赤外光吸収層１２及び第２の赤外光吸収層１４を画素ごとに２次元的に分離することができるように、格子状に下側画素分離溝２１及び上側画素分離溝２２が形成されている。

本実施の形態においては、２波長赤外線イメージセンサにおいて、１画素あたりに形成されるコンタクト穴を一つにすることができる。よって、例えば、画素ピッチが２０μｍの場合であって、コンタクト穴３０の一辺が７μｍの略正方形とした場合、画素面積におけるコンタクト穴の比率は約１５％となり、コンタクト穴が２つの場合に比べて、コンタクト穴の占める面積を半分にすることができる。これにより、全体における画素面積は６８．８％にすることができ、従来のコンタクト穴を２つ設けた場合における画素面積の５６．５％よりも画素面積を広くすることができる。尚、下側画素分離溝２１及び上側画素分離溝２２の幅は２μｍである。

これにより、本実施の形態では、画素ピッチを狭くしても、従来のように２つのコンタクト穴を設けた場合と比べて、１画素あたりの画素面積の減少の割合を少なくすることができる。言い換えるならば、同じ画素ピッチにおいて、本実施の形態における赤外線検知器は、２つのコンタクト穴を設けた従来のものと比べて、画素面積を広くすることができる。

（赤外線検知器の製造方法）
次に、図５〜図８に基づき本実施の形態における赤外線検知器の製造方法について説明する。

最初に、図５（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板７１上に誘電体膜となるＳｉＯ_２膜７２をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により略全面に形成する。尚、ｎ−ＧａＡｓ基板７１の表面における面方位は、（００１）面である。

次に、図５（ｂ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板７１上において、後述する下側画素分離溝２１が形成される領域に、格子状の誘電体層となるＳｉＯ_２層７２ａを形成する。具体的には、ＳｉＯ_２膜７２上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、格子状のＳｉＯ_２層７２ａが形成される領域にレジストが残存している不図示のレジストパターンを形成する。この後、バッファドフッ酸等を用いたウェットエッチングにより、レジストパターンが形成されていない領域におけるＳｉＯ_２膜７２を除去し、ｎ−ＧａＡｓ基板７１を露出させる。更に、この後、レジストパターンを有機溶剤等により除去することにより、ＳｉＯ_２層７２ａを形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、ＳｉＯ_２層７２ａが形成されている面のｎ−ＧａＡｓ基板７１上に、ＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）により半導体層を形成する。具体的には、ＳｉＯ_２層７２ａが形成されている面のｎ−ＧａＡｓ基板７１上に、ｎ−ＩｎＧａＰ層８１を１００ｎｍ、ｎ−ＧａＡｓ層８２を１０００ｎｍ、第１の赤外光吸収層１２を１０００ｎｍ、エピタキシャル成長により形成する。このように、ｎ−ＩｎＧａＰ層８１、ｎ−ＧａＡｓ層８２、第１の赤外光吸収層１２は、エピタキシャル成長により形成されるため、これらの層はｎ−ＧａＡｓ基板７１上にのみ形成され、ＳｉＯ_２層７２ａ上には形成されない。尚、図５〜図８に示す場合では、ｎ−ＩｎＧａＰ層８１とｎ−ＧａＡｓ層８２により第１のコンタクト層１３が形成されており、第１の赤外光吸収層１２においては、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することによりＭＱＷが形成されている。

この後、ｎ−ＧａＡｓ層８３を１０００ｎｍ、ＭＯＶＰＥまたはＡＬＥ（Atomic Layer Epitaxy）等により形成する。この際、ｎ−ＧａＡｓ層８３は、例えば、ＭＯＶＰＥにおいて、基板温度を低くし、成膜レートを遅くした条件等により、ｎ−ＧａＡｓ層８３が横方向にも成長する条件により形成する。これにより、第１の赤外光吸収層１２上のみならずＳｉＯ_２層７２ａ上にもｎ−ＧａＡｓ層８３を形成する。この後、更に、ＭＯＶＰＥにより、ｎ−ＧａＡｓ層８３上に、ｎ−ＩｎＧａＰ層８４を５０ｎｍ、第２の赤外光吸収層１４を１０００ｎｍ、ｎ−ＧａＡｓにより形成される第２のコンタクト層１５を５０ｎｍ形成する。尚、図５〜図８に示す場合では、ｎ−ＧａＡｓ層８３とｎ−ＩｎＧａＰ層８４とにより共通コンタクト層１１が形成されており、第２の赤外光吸収層１４においては、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することによりＭＱＷが形成されている。

次に、図６（ａ）に示すように、コンタクト穴３０を形成する。具体的には、第２のコンタクト層１５の表面にフォトレジストを形成し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、コンタクト穴３０が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより、レジストパターンの形成されていない領域の第２のコンタクト層１５、第２の赤外光吸収層１４、共通コンタクト層１１、第１の赤外光吸収層１２を除去することにより、コンタクト穴３０を形成する。これにより、コンタクト穴３０の底面において、第１のコンタクト層１３を形成しているｎ−ＧａＡｓ層８２の表面が露出する。

次に、図６（ｂ）に示すように、コンタクト穴３０の底面となる第１のコンタクト層１３の表面にオーミック電極５１を形成し、第２のコンタクト層１５の表面にオーミック電極５２を形成する。更に、オーミック電極５２及びオーミック電極５１が形成されている領域を除き、ＳｉＯＮ等により形成される絶縁膜１８を形成する。尚、図４に示されるように、絶縁膜１８及びオーミック電極５２が形成される前において、第２のコンタクト層１５の表面には、回折格子１６が形成されており、回折格子１６が形成されている第２のコンタクト層１５の面には、反射膜となる金属膜１７が形成されている。オーミック電極５２は、この反射膜１７上に形成されている。

次に、図６（ｃ）に示すように、コンタクト穴３０の側面及び第２のコンタクト層１５上に、絶縁膜１８を介して配線６１を形成する。配線６１は、第１のコンタクト層１３上に形成されたオーミック電極５１と後述する第２のコンタクト層１５上に形成される第１のバンプ電極４１とを接続するためのものである。具体的には、絶縁膜１８の形成されている面にチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）により形成される金属膜を形成する。この後、金属膜上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより配線６１が形成される領域にレジストが残存する不図示のレジストパターンを形成し、スパッタエッチングによりレジストパターンの形成されていない領域の金属膜を除去する。更に、この後、レジストパターンを除去することにより、配線６１を形成する。

次に、図７（ａ）に示すように、上側画素分離溝２２を形成する。具体的には、絶縁膜１８等が形成されている面の表面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、上側画素分離溝２２が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ等によるドライエッチングによりレジストパターンが形成されていない領域における第２のコンタクト層１５、第２の赤外光吸収層１４を除去し、上側画素分離溝２２を形成する。この後、レジストパターンは有機溶剤等により除去する。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２を形成する。第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２はともに、Ｉｎにより形成されており、第１のバンプ電極４１は配線６１と接触するように形成し、第２のバンプ電極４２は、オーミック電極５２と接触するように形成する。これにより、第１のバンプ電極４１は、配線６１及びオーミック電極５１を介し、第１のコンタクト層１３と接続され、第２のバンプ電極４２は、オーミック電極５２を介し第２のコンタクト層１５と接続される。

次に、図７（ｃ）に示すように、シリコン等により形成された読み出し回路チップ９０における不図示の電極端子と第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２とをフリップチップボンディングにより接続する。尚、本実施の形態では、回路チップ９０を回路基板と記載する場合がある。

次に、図８（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板７１をウェットエッチングにより除去する。

次に、図８（ｂ）に示すように、フッ酸等を用いたウェットエッチングによりＳｉＯ_２層７２ａを除去し、下側画素分離溝２１を形成する。これにより本実施の形態における赤外線検知器である赤外線イメージセンサを作製することができる。

本実施の形態では、１画素あたりのコンタクト穴の数が１となる２波長赤外線イメージセンサを通常の微細加工のプロセスを用いて容易に作製することができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について図９に基づき説明する。

本実施の形態における赤外線検知器である赤外線イメージセンサは、共通コンタクト層１１の一方の面に形成された第１の赤外光吸収層１２及び第１のコンタクト層１３と、他方の面に形成された第２の赤外光吸収層１４及び第２のコンタクト層１５とを有している。尚、共通コンタクト層１１はｎ−ＧａＡｓ層８３とｎ−ＩｎＧａＰ層８４とにより形成されており、第１のコンタクト層１３はｎ−ＩｎＧａＰ層８１とｎ−ＧａＡｓ層８２とにより形成されており、第２のコンタクト層１５は、ｎ−ＧａＡｓにより形成されている。よって、共通コンタクト層１１、第１のコンタクト層１３及び第２のコンタクト層１５は、導電性を有している。

第１の赤外光吸収層１２は、共通コンタクト層１１の一方の面上に、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することにより量子井戸層となるＭＱＷが形成されており、各々の層の組成及び膜厚は、波長が３〜５μｍの赤外線を吸収するように調整されている。尚、第１のコンタクト層１３は、第１の赤外光吸収層１２上に形成されている。

第２の赤外光吸収層１４は、共通コンタクト層１１の他方の面上に、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとを交互に積層することにより量子井戸層となるＭＱＷが形成されており、各々の層の組成及び膜厚は、波長が８〜１２μｍの赤外線を吸収するように調整されている。尚、第２のコンタクト層１５は、第２の赤外光吸収層１４上に形成されている。

共通コンタクト層１１の一方の面には、第１のコンタクト層１３及び第１の赤外光吸収層１２を分離するＳｉＯ_２等の誘電体層７３が形成されており、他方の面には、第２の赤外光吸収層１４及び第２のコンタクト層１５を除去することにより、上側画素分離溝２２が形成されている。尚、上側画素分離溝２２及び誘電体層７３は格子状に形成されており、上側画素分離溝２２と誘電体層７３とは、共通コンタクト層１１を介して、同じ位置となるように形成されている。

また、第２のコンタクト層１５の側から、第２のコンタクト層１５、第２の赤外光吸収層１４、共通コンタクト層１１、第１の赤外光吸収層１２を除去し、第１のコンタクト層１３の表面を露出させたコンタクト穴３０が形成されている。尚、コンタクト穴３０は、上側画素分離溝２２及び誘電体層７３に接して形成されている。

また、第２のコンタクト層１５の表面には、絶縁膜１８を介し、Ｉｎ等により第１のバンプ電極４１及び第２のバンプ電極４２が形成されている。第１のバンプ電極４１は、配線６１及びコンタクト穴３０の底に設けられたオーミック電極５１を介し第１のコンタクト層１３と接続されている。また、第２のバンプ電極４２は、オーミック電極５２を介し第２のコンタクト層１５と接続されている。具体的には、第２のコンタクト層１５上における絶縁膜１８には開口部が形成され、この開口部にはオーミック電極５２が形成されており、第２のバンプ電極４２は、オーミック電極５２を介し第２のコンタクト層１５と接続されている。

本実施の形態では、上側画素分離溝２２に対応する位置に誘電体層７３が設けられており、各々の画素間を電気的に分離することができる。また、ＧａＡｓ等の半導体の屈折率とＳｉＯ_２等の誘電体の誘電体の屈折率との差は大きいため、各々の画素間を光学的に分離することができる。また、本実施の形態においては、誘電体層７３が形成されたままであるため、物理的な強度を高めることができる。

尚、本実施の形態における赤外線検知器である赤外線イメージセンサにおいて、誘電体層７３がＳｉＯ_２により形成される場合には、第１の実施の形態における赤外線イメージセンサの製造工程のうち、図５（ａ）から図８（ａ）までに示される製造工程により製造することができる。また、誘電体層７３をＳｉＯＮ、ＳｉＮ等の材料により形成することも可能であり、この場合、第１の実施の形態におけるＳｉＯ_２層７２ａをこれらの材料に置き換えることにより作製することができる。また、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

１１共通コンタクト層
１２第１の赤外光吸収層
１３第１のコンタクト層
１４第２の赤外光吸収層
１５第２のコンタクト層
１６回折格子
１７反射膜
１８絶縁膜
２１下側画素分離溝
２２上側画素分離溝
３０コンタクト穴
４１第１のバンプ電極
４２第２のバンプ電極
５１オーミック電極
５２オーミック電極
６１配線

Claims

共通コンタクト層の一方の面に積層形成された第１の赤外光吸収層及び第１のコンタクト層と、
前記共通コンタクト層の他方の面に積層形成された第２の赤外光吸収層及び第２のコンタクト層と、
前記第２の赤外光吸収層及び前記第２のコンタクト層を分離する上側画素分離溝と、
前記共通コンタクト層を挟んで前記上側画素分離溝の前記共通コンタクト層の一方の面に設けられ、前記第１の赤外光吸収層及び前記第１のコンタクト層を分離する下側画素分離溝と、
前記上側画素分離溝及び前記下側画素分離溝により分離された各々の画素ごとに、前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去した状態で形成されたコンタクト穴と、
を有し、
前記各々の画素の間には、前記共通コンタクト層が存在することを特徴とする赤外線検知器。
共通コンタクト層の一方の面に積層形成された第１の赤外光吸収層及び第１のコンタクト層と、
前記共通コンタクト層の他方の面に積層形成された第２の赤外光吸収層及び第２のコンタクト層と、
前記第２の赤外光吸収層及び前記第２のコンタクト層を分離する上側画素分離溝と、
前記共通コンタクト層を挟んで前記上側画素分離溝の前記共通コンタクト層の一方の面に設けられ、前記第１の赤外光吸収層及び前記第１のコンタクト層を分離する誘電体層と、
前記上側画素分離溝及び前記誘電体層により分離された各々の画素ごとに、前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去した状態で形成されたコンタクト穴と、
を有し、
前記各々の画素の間には、前記共通コンタクト層が存在することを特徴とする赤外線検知器。
前記第２のコンタクト層の上に形成された第１のバンプ電極及び第２のバンプ電極を有し、
前記第１のバンプ電極は、前記コンタクト穴に形成された配線により前記第１のコンタクト層と接続されており、
前記第２のバンプ電極は、前記第２のコンタクト層と接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線検知器。
前記第１の赤外光吸収層及び前記第２の赤外光吸収層は、量子井戸層または量子ドット層であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の赤外線検知器。
半導体基板上に格子状の誘電体層を形成する工程と、
前記半導体基板の表面に、エピタキシャル成長により、第１のコンタクト層、第１の赤外光吸収層を形成し、前記第１の赤外光吸収層及び前記誘電体層上に共通コンタクト層を形成し、前記共通コンタクト層上に、第２の赤外光吸収層、第２のコンタクト層を形成する工程と、
前記誘電体層に対応する領域の前記第２のコンタクト層及び前記第２の赤外光吸収層を除去し上側画素分離溝を形成する工程と、
前記第２のコンタクト層、前記第２の赤外光吸収層、前記共通コンタクト層、前記第１の赤外光吸収層を除去し、各々の画素ごとにコンタクト穴を形成する工程と、
前記半導体基板をエッチングにより除去する工程と、
を有することを特徴とする赤外線検知器の製造方法。
前記半導体基板をエッチングにより除去する工程の後、前記誘電体層を除去し下側画素分離溝を形成する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の赤外線検知器の製造方法。
前記コンタクト穴を形成する工程の後、前記半導体基板をエッチングにより除去する工程の前に、
前記コンタクト穴に配線を形成し、前記配線を介し前記第１のコンタクト層と接続される第１のバンプ電極と、前記第２のコンタクト層に接続される第２のバンプ電極とを前記第２のコンタクト層の形成されている側に形成する工程と、
前記第１のバンプ電極及び前記第２のバンプ電極を回路基板に接続する工程と、
を有することを特徴とする請求項５または６に記載の赤外線検知器の製造方法。
前記第１の赤外光吸収層及び前記第２の赤外光吸収層は、量子井戸層または量子ドット層であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の赤外線検知器の製造方法。