JP7047639B2 - 赤外線検出器、赤外線検出装置及び赤外線検出器の製造方法 - Google Patents

赤外線検出器、赤外線検出装置及び赤外線検出器の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、赤外線検出器、赤外線検出装置及び赤外線検出器の製造方法に関するものである。
半導体材料により形成された赤外線を検出する赤外線検出器としては、例えば、ＧａＳｂ基板の上に、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ超格子（Ｔ２ＳＬ）構造により赤外線吸収層を形成したものがある。ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ超格子構造は、type-II型のバンドラインナップを有しているため、超格子の膜厚・周期を調整することにより、波長が３～５μｍの中赤外（ＭＷ：Middle Wave）から波長が８～１０μｍの遠赤外（ＬＷ：Long Wave）までの赤外線の検出が可能である。
異なる２つの波長帯（例えば、中赤外と遠赤外）の検出が可能な赤外線検出器としては、ＧａＳｂ基板上に赤外線吸収層をＴ２ＳＬ構造により形成した２波長型赤外線検出器が開示されている（例えば、非特許文献１）。しかしながら、Ｔ２ＳＬ構造における少数キャリアの寿命は、材料から本来想定される値より短いため、Ｔ２ＳＬ構造の２波長型赤外線検出器の感度は、本来想定される値より小さい。
一方、Ｔ２ＳＬ構造の赤外線検出器よりも、少数キャリア寿命が長く、同じ膜厚で高い感度が期待されているものとしては、赤外線吸収層をＩｎＡｓＳｂバルク混晶により形成した赤外線検出器がある。ＩｎＡｓＳｂは大きなバンドギャップボーイングを有しているため、Ｓｂ組成を変えることにより、中赤外から遠赤外までの赤外線の検出が可能である。このようなＩｎＡｓＳｂバルク混晶を赤外線吸収層に用いた２波長型赤外線検出器も開示されている（例えば、非特許文献３、４）。尚、ＩｎＡｓＳｂは格子整合する結晶基板が存在しない。このため、この２波長型赤外線検出器を作製する際には、ＧａＳｂ基板等の上にＩｎＡｌＳｂ等によりメタモルフィックバッファ（ＭＢ：metamorphic buffer）層を形成した後、ＩｎＡｓＳｂの結晶成長がなされる。
特開２００８－８５２６５号公報
T．Stadelmann et al．，"Development of Bi-Spectral InAs/GaSb Type II Superlattice Image Detectors"，Proc． of SPIE，Vol．9070（2014），9070V-1． W．L．Sarney et al．，"Structural and luminescent properties of bulk InAsSb"，JVSTB，30（2012）02B105-2． N．Baril et al．，"Bulk InAsxSb1-x nBn photodetectors with greater than 5lm cutoff on GaSb"，APL，109（2016）122104． D．Wang et al．，"Infrared emitters and photodetectors with InAsSb bulk active regions"，Proceedings of SPIE，8704（2013）870410-1．
ところで、赤外線吸収層がバルク混晶により形成されている２波長型赤外線検出器では、メタモルフィックバッファ層は、中赤外を検出する赤外線吸収層と遠赤外を検出する赤外線吸収層との間にも形成される。しかしながら、メタモルフィックバッファ層には、結晶欠陥が多く存在しており、中赤外または遠赤外のいずれか一方の赤外線吸収層において発生したキャリアは、これらの間に形成されたメタモルフィックバッファ層を通過するため、赤外線の検出感度が低下する。
このため、赤外線吸収層がバルク混晶により形成されている２波長型赤外線検出器において、双方の波長帯の赤外線を良好な感度で検出することのできる赤外線検出器が求められている。
本実施の形態の一観点によれば、半導体結晶基板と、前記半導体結晶基板の上に形成された第１のメタモルフィックバッファ層と、前記第１のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第１のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層の上に形成された第１の赤外線吸収層と、前記第１の赤外線吸収層の上に形成された第２のコンタクト層と、前記第２のコンタクト層の上に形成された第２のメタモルフィックバッファ層と、前記第２のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第３のコンタクト層と、前記第３のコンタクト層の上に形成された第２の赤外線吸収層と、前記第２の赤外線吸収層の上に形成された第４のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層に接続される下部電極と、前記第４のコンタクト層に接続される上部電極と、前記第２のコンタクト層及び前記第３のコンタクト層に接続される中間電極と、を有することを特徴とする。
開示の赤外線検出器によれば、吸収層がバルク混晶により形成されている２つ以上の波長帯の検出が可能な赤外線検出器において、各々の波長帯の検出感度を良好にすることができる。
２波長型赤外線検出器の構造図 第１の実施の形態における赤外線検出器の構造図 第１の実施の形態における赤外線検出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出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出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出器の製造方法の工程図（４） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（５） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（６） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（７） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（８） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（９） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１０） 第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１１） 第１の実施の形態における赤外線検出装置の斜視図 第２の実施の形態における赤外線検出器の構造図
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。尚、本願の図面に示される各々の層の膜厚については、便宜上、膜厚等の比率が実際とは異なる場合がある。
〔第１の実施の形態〕
最初に、赤外線吸収層がバルク混晶により形成されている２波長型赤外線検出器について、図１に基づき説明する。図１に示される２波長型赤外線検出器は、ＧａＳｂ基板１０の上に、バッファ層１１、第１のメタモルフィックバッファ層２０、第１のコンタクト層３１、第１のバリア層３２、第１の赤外線吸収層３３、第２のコンタクト層３４、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第３のコンタクト層５１、第２の赤外線吸収層５２、第２のバリア層５３、第４のコンタクト層５４が積層されている。
本実施の形態においては、第１の赤外線吸収部３０は、第１のコンタクト層３１、第１のバリア層３２、第１の赤外線吸収層３３、第２のコンタクト層３４により形成されている。第２の赤外線吸収部５０は、第３のコンタクト層５１、第２の赤外線吸収層５２、第２のバリア層５３、第４のコンタクト層５４により形成されている。よって、図１に示される２波長型赤外線検出器は、ＧａＳｂ基板１０の上に、バッファ層１１、第１のメタモルフィックバッファ層２０、第１の赤外線吸収部３０、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２の赤外線吸収部５０が積層されている。
ＧａＳｂ基板１０は、ＧａＳｂの半導体結晶基板である。バッファ層１１はｉ－ＧａＳｂ膜により形成されており、第１のメタモルフィックバッファ層２０は、厚さが約２０００ｎｍのｉ－ＡｌＳｂにより形成されている。第１のコンタクト層３１は、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されており、第１のバリア層３２は、厚さが約２００ｎｍのｉ－ＡｌＳｂにより形成されている。第１の赤外線吸収層３３は、厚さが約１０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されており、第２のコンタクト層３４は、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されている。第２のメタモルフィックバッファ層４０は、厚さが約２０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｌＳｂにより形成されている。第３のコンタクト層５１は、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されており、第２の赤外線吸収層５２は、厚さが約１０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されている。第２のバリア層５３は、厚さが約２００ｎｍのｉ－Ｉｎ０．２５Ａｌ０．７５Ｓｂにより形成されており、第４のコンタクト層５４は、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されている。
尚、第１の赤外線吸収層３３を形成しているｉ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２の格子定数は、６．１４２４Åであり、第２の赤外線吸収層５２を形成しているｉ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６の格子定数は、６．２５２１Åである。よって、（第２の赤外線吸収層の格子定数－第１の赤外線吸収層の格子定数）／（第１の赤外線吸収層の格子定数）の値は、約１．８％である。
第４のコンタクト層５４、第２のバリア層５３、第２の赤外線吸収層５２、第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２のコンタクト層３４、第１の赤外線吸収層３３、第１のバリア層３２が除去され第１の穴７１が形成されている。また、第４のコンタクト層５４、第２のバリア層５３、第２の赤外線吸収層５２、第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０が除去され第２の穴７２が形成されている。
第１の穴７１の側面７１ａ、第２の穴７２の側面７２ａ、第４のコンタクト層５４の上には、絶縁膜６０が形成されている。第１の穴７１の底面７１ｂには、絶縁膜６０は形成されておらず、第１の穴７１の底面７１ｂの第１のコンタクト層３１の上、第１の穴７１の側面７１ａの絶縁膜６０の上、第１の穴７１の近傍の絶縁膜６０の上には、下部電極８１が形成されている。第２の穴７２の底面７２ｂには、絶縁膜６０は形成されておらず、第２の穴７２の底面７２ｂの第２のコンタクト層３４の上、第２の穴７２の側面７２ａの絶縁膜６０の上、第２の穴７２の近傍の絶縁膜６０の上には、中間電極８２が形成されている。また、第４のコンタクト層５４の上の絶縁膜６０は一部除去されており、絶縁膜６０が除去された第４のコンタクト層５４の上には、上部電極８３が形成されている。
この２波長型赤外線検出器において、赤外線を検出する際には、下部電極８１、上部電極８３には正の電位を印加し、中間電極８２は接地電位にして、ＧａＳｂ基板１０側より入射した赤外線を検出する。第１の赤外線吸収層３３は中赤外の赤外線が吸収され、第２の赤外線吸収層５２は遠赤外の赤外線が吸収されるため、第１の赤外線吸収層３３と第２の赤外線吸収層５２とにおける検出される赤外線の波長は異なる。尚、この２波長型赤外線検出器では、第１の赤外線吸収層３３及び第２の赤外線吸収層５２は、多重量子構造ではなくＩｎＡｓＳｂバルク混晶により形成されている。
入射した赤外線のうち、中赤外の波長帯の赤外線は、第１の赤外線吸収層３３において吸収され、フォトキャリアであるホールが発生する。第１の赤外線吸収層３３において発生したホールは、第２のコンタクト層３４を介し、中間電極８２に流れ、中間電極８２に流れたホールを測定することにより、第１の赤外線吸収層３３に吸収された中赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
また、入射した赤外線のうち、遠赤外の波長帯の赤外線は、バンドギャップの広い第１の赤外線吸収層３３を透過し、第２の赤外線吸収層５２において吸収され、フォトキャリアであるホールが発生する。第２の赤外線吸収層５２において発生したホールは、第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２のコンタクト層３４を介し、中間電極８２に流れる。よって、中間電極８２に流れたホールを測定することにより、第２の赤外線吸収層５２に吸収された遠赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
ところで、第１の赤外線吸収層３３と第２の赤外線吸収層５２との間には、第２のメタモルフィックバッファ層４０が形成されているが、第２のメタモルフィックバッファ層４０は、格子欠陥等の結晶欠陥が多く含まれている。従って、第２のメタモルフィックバッファ層４０を通過するホールは、第２のメタモルフィックバッファ層４０における結晶欠陥にトラップされ、中間電極８２に到達するホールの量が減少する。このように、中間電極８２に到達するホールの量が減少すると、第２の赤外線吸収層５２において吸収された遠赤外の波長帯の赤外線の光量の値は実際よりも低く検出され、遠赤外の波長帯の赤外線の光量を正確に測定することができない。
尚、第２の赤外線吸収層５２において吸収された赤外線の光量を正確に測定するためには、第２の穴７２を底面７２ｂが第３のコンタクト層５１となるように形成し、第３のコンタクト層５１と接するように中間電極を形成する方法が考えられる。しかしながら、この場合、第１の赤外線吸収層３３で発生したホールが、中間電極に到達するまでに、第２のメタモルフィックバッファ層４０でトラップされるため、第１の赤外線吸収層３３で吸収された赤外線の光量の値は実際よりも低く検出される。このため、第１の赤外線吸収層３３で吸収された中赤外の波長帯の赤外線の光量を正確に測定することができない。
このため、第１の赤外線吸収層及び第２の赤外線吸収層がバルク混晶により形成されている場合であっても、第１の赤外線吸収層及び第２の赤外線吸収層の各々で吸収された赤外線の光量を正確に測定することのできる２波長型赤外線検出器が求められている。即ち、第１の赤外線吸収層と第２の赤外線吸収層との間にメタモルフィックバッファ層が形成されていても、第１の赤外線吸収層及び第２の赤外線吸収層の各々で吸収された赤外線の光量を正確に測定することのできる２波長型赤外線検出器が求められている。
（赤外線検出器）
次に、第１の実施の形態における赤外線検出器について、図２に基づき説明する。本実施の形態における赤外線検出器は、図２に示されるように、２波長型赤外線検出器であり、中間電極１８０が形成される第２の穴１７０は、入口側の幅広領域１７１と、幅広領域１７１よりも深い位置の径の小さい幅狭領域１７２と、により形成されている。尚、本実施の形態における赤外線検出器は、第１のコンタクト層３１、第２のコンタクト層３４、第３のコンタクト層５１、第４のコンタクト層５４は、ｎ型である。
第２の穴１７０の幅広領域１７１は、第４のコンタクト層５４、第２のバリア層５３、第２の赤外線吸収層５２を除去することにより形成されている。幅狭領域１７２は、更に、第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０を除去することにより形成されている。第２の穴１７０の幅広領域１７１の径はφ２０μｍであり、幅狭領域１７２の径はφ１０μｍであり、第２の穴１７０において、幅広領域１７１と幅狭領域１７２との間には、段部が形成される。幅広領域１７１の側面１７１ａ及び幅狭領域１７２の側面１７２ａは絶縁膜６０により覆われている。第２の穴１７０の段部となる幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層５１の上、及び、幅狭領域１７２の底面１７２ｂの第２のコンタクト層３４の上には、絶縁膜６０は形成されていない。
中間電極１８０は、第２の穴１７０の側面の絶縁膜６０の上、第２の穴７２の近傍の絶縁膜６０の上、幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層５１の上、幅狭領域１７２の底面１７２ｂの第２のコンタクト層３４の上に形成されている。従って、第２の穴１７０において、第３のコンタクト層５１と第２のコンタクト層３４は、中間電極１８０により接続されている。
本実施の形態における赤外線検出器において、赤外線を検出する際には、下部電極８１、上部電極８３には正の電位を印加し、中間電極１８０は接地電位にして、ＧａＳｂ基板１０側より入射した赤外線を検出する。
入射した赤外線のうち、中赤外の波長帯の赤外線は、第１の赤外線吸収層３３において吸収されホールが発生する。第１の赤外線吸収層３３において発生したホールは、第２のコンタクト層３４を介し、中間電極１８０に流れる。このように中間電極１８０に流れたホールを測定することにより、第１の赤外線吸収層３３に吸収された中赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
また、入射した赤外線のうち、遠赤外の波長帯の赤外線は、第２の赤外線吸収層５２において吸収されホールが発生する。第２の赤外線吸収層５２において発生したホールは、第３のコンタクト層５１を介し、中間電極１８０に流れる。このように中間電極１８０に流れたホールを測定することにより、第２の赤外線吸収層５２に吸収された遠赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
即ち、本実施の形態における赤外線検出器では、第１の赤外線吸収層３３において発生したホールも、第２の赤外線吸収層５２において発生したホールも、第２のメタモルフィックバッファ層４０を通過することなく、中間電極１８０に到達する。即ち、第１の赤外線吸収層３３において発生したホールも、第２の赤外線吸収層５２において発生したホールも、格子欠陥等の結晶欠陥が多く含まれている第２のメタモルフィックバッファ層４０を通過することなく中間電極１８０に到達する。このため、第１の赤外線吸収層３３において発生したホール及び第２の赤外線吸収層５２において発生したホールは、ともに減少することなく中間電極１８０に流れる。これにより、第１の赤外線吸収層３３に吸収された赤外線の光量、及び、第２の赤外線吸収層５２に吸収された赤外線の光量は、ともに減少することなく、正確に測定することができる。
尚、本実施の形態においては、第１の赤外線吸収層３３と第２の赤外線吸収層５２は、異なる波長の赤外線を検出するものであり組成比が異なり格子定数も異なる。このため、第１の赤外線吸収層３３と第２の赤外線吸収層５２との間に、第２のメタモルフィックバッファ層４０が形成されている。
発明者の知見によれば、（第２の赤外線吸収層の格子定数－第１の赤外線吸収層の格子定数）／（第１の赤外線吸収層の格子定数）の値が０．１％以上である場合には、メタモルフィックバッファ層を形成する必要がある。また、赤外線吸収層がＩｎＡｓＳｂ混晶により形成されている場合、第１の赤外線吸収層３３と第２の赤外線吸収層５２との格子定数の差は、第１の赤外線吸収層３３がＩｎＡｓであり、第２の赤外線吸収層５２がＩｎＳｂである場合に最も大きくなる。ＩｎＡｓの格子定数は６．０５８Åであり、ＩｎＳｂの格子定数は６．４８０Åであることから、（第２の赤外線吸収層の格子定数－第１の赤外線吸収層の格子定数）／（第１の赤外線吸収層の格子定数）の値は、６．９７％となる。従って、０．１％≦（第２の赤外線吸収層の格子定数－第１の赤外線吸収層の格子定数）／（第１の赤外線吸収層の格子定数）≦６．９７％であることが好ましい。
また、メタモルフィックバッファ層により格子緩和させるためには、メタモルフィックバッファ層の膜厚は１０００ｎｍ以上が好ましく、更には、２０００ｎｍ以上であることが好ましい。
尚、第１のコンタクト層３１、第１の赤外線吸収層３３、第２のコンタクト層３４は、同じ組成比のＩｎＡｓＸＳｂ１－Ｘにより形成されており、０．８≦Ｘ≦１．０であってもよい。また、第３のコンタクト層５１、第２の赤外線吸収層５２、第４のコンタクト層５４は、同じ組成比のＩｎＡｓＹＳｂ１－Ｙにより形成されており、０≦Ｙ＜０．８であってもよい。
（赤外線検出器の製造方法）
次に、本実施の形態における赤外線検出器の製造方法について、図３～図１３に基づき説明する。
最初に、図３に示されるように、ＧａＳｂ基板１０の上に、固体ソース分子線エピタキシー（ＳＳＭＢＥ：solid-source molecular beam epitaxy）により、化合物半導体膜を積層形成する。具体的には、ＧａＳｂ基板１０を固体ソース分子線エピタキシー装置のチャンバー内に入れ、ＧａＳｂ基板１０を加熱する。ＧａＳｂ基板１０の温度が４００℃に到達したら、ＧａＳｂ基板１０の表面にＳｂビームを照射しながら、更にＧａＳｂ基板１０を加熱する。ＧａＳｂ基板１０の温度が５００℃に到達すると、ＧａＳｂ基板１０の表面の酸化膜が解離しはじめ、ＧａＳｂ基板１０の温度が５３０℃で、ＧａＳｂ基板１０の表面にＳｂビームを２０分間照射し、ＧａＳｂ基板１０の表面の酸化膜を完全に脱離させる。
この後、Ｓｂビームを照射した状態で、ＧａＳｂ基板１０の温度を５２０℃にして、更に、Ｇａビームを照射し、ＧａＳｂ基板１０の表面１０ａの上に、膜厚が約１００ｎｍのｉ－ＧａＳｂ膜を成膜することによりバッファ層１１を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が５２０℃のままで、ＡｌビームとＳｂビームを照射し、膜厚が約２０００ｎｍのｉ－ＡｌＳｂ膜を成膜することにより、第１のメタモルフィックバッファ層２０を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度を４５０℃にして、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビーム、ドーパントとなるＳｉビームを照射し、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２膜を成膜することにより、第１のコンタクト層３１を形成する。この際、第１のコンタクト層３１にドープされる不純物元素となるＳｉの濃度は、例えば、１．０×１０１８ｃｍ－３である。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、ＡｌビームとＳｂビームを照射し、膜厚が約２００ｎｍのｉ－ＡｌＳｂ膜を成膜することにより、第１のバリア層３２を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビームを照射し、厚さが約１０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２膜を成膜することにより、第１の赤外線吸収層３３を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビーム、ドーパントとなるＳｉビームを照射し、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２膜を成膜することにより、第２のコンタクト層３４を形成する。この際、第２のコンタクト層３４にドープされる不純物元素となるＳｉの濃度は、例えば、１．０×１０１８ｃｍ－３である。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｌビーム、Ｓｂビームを照射し、膜厚が約２０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｌＳｂ膜を成膜することにより、第２のメタモルフィックバッファ層４０を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビーム、ドーパントとなるＳｉビームを照射し、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６膜を成膜することにより、第３のコンタクト層５１を形成する。この際、第３のコンタクト層５１にドープされる不純物元素となるＳｉの濃度は、例えば、１．０×１０１８ｃｍ－３である。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビームを照射し、厚さが約１０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６膜を成膜することにより、第２の赤外線吸収層５２を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｌビーム、Ｓｂビームを照射し、膜厚が約２００ｎｍのｉ－Ｉｎ０．２５Ａｌ０．７５Ｓｂ膜を成膜することにより、第２のバリア層５３を形成する。
この後、ＧａＳｂ基板１０の温度が４５０℃のままで、Ｉｎビーム、Ａｓビーム、Ｓｂビーム、ドーパントとなるＳｉビームを照射し、厚さが約５００ｎｍのｎ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６膜を成膜することにより、第４のコンタクト層５４を形成する。この際、第４のコンタクト層５４にドープされる不純物元素となるＳｉの濃度は、例えば、１．０×１０１８ｃｍ－３である。
この後、Ｓｂビームを照射した状態のままで、ＧａＳｂ基板１０の温度を降温し、ＧａＳｂ基板１０の温度が４００℃になったらＳｂビームの照射を停止する。更に、ＧａＳｂ基板１０の温度が１００℃以下になったらチャンバー内より、表面１０ａにエピタキシャル成長により積層された化合物半導体膜が形成されたＧａＳｂ基板１０を取り出す。
次に、図４に示されるように、第４のコンタクト層５４の上に、レジストパターン１９１を形成する。具体的には、第４のコンタクト層５４の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、開口部１９１ａを有するレジストパターン１９１を形成する。形成されるレジストパターン１９１は厚さが約１μｍであり、開口部１９１ａの直径は約１０μｍである。
次に、図５に示されるように、レジストパターン１９１の開口部１９１ａにおける化合物半導体膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより除去することにより第１の穴７１を形成する。具体的には、第４のコンタクト層５４、第２のバリア層５３、第２の赤外線吸収層５２、第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２のコンタクト層３４、第１の赤外線吸収層３３、第１のバリア層３２を除去し第１の穴７１が形成する。このように形成される第１の穴７１は直径が約１０μｍであり、第１の穴７１の底面７１ｂでは、第１のコンタクト層３１が露出している。
次に、図６に示されるように、レジストパターン１９１を除去した後、第４のコンタクト層５４等の上に、開口部１９２ａを有するレジストパターン１９２を形成する。具体的には、レジストパターン１９１を有機溶剤等により除去した後、第４のコンタクト層５４等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、開口部１９２ａを有するレジストパターン１９２を形成する。形成されるレジストパターン１９２は厚さが約１μｍであり、開口部１９２ａの直径は約２０μｍである。
次に、図７に示されるように、レジストパターン１９２の開口部１９２ａにおける化合物半導体膜をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、第２の穴１７０の幅広領域１７１を形成する。具体的には、開口部１９２ａにおける第４のコンタクト層５４、第２のバリア層５３、第２の赤外線吸収層５２を除去し、第２の穴１７０の幅広領域１７１を形成する。このように形成される第２の穴１７０の幅広領域１７１の直径は約２０μｍであり、幅広領域１７１の底面１７１ｂでは、第３のコンタクト層５１が露出している。
次に、図８に示されるように、レジストパターン１９２を除去した後、第３のコンタクト層５１及び第４のコンタクト層５４等の上に、レジストパターン１９３を形成する。具体的には、レジストパターン１９２を有機溶剤等により除去した後、第３のコンタクト層５１及び第４のコンタクト層５４等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、第２の穴１７０の幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層５１に開口部１９３ａを有するレジストパターン１９３を形成する。形成されるレジストパターン１９２は厚さが約１μｍであり、開口部１９３ａの直径は約１０μｍである。
次に、図９に示されるように、レジストパターン１９３の開口部１９３ａにおける化合物半導体膜をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、第２の穴１７０の幅狭領域１７２を形成する。具体的には、開口部１９３ａにおける第３のコンタクト層５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０を除去し、第２の穴１７０の幅狭領域１７２を形成する。このように形成される第２の穴１７０の幅狭領域１７２の直径は約１０μｍであり、幅狭領域１７２の底面１７２ｂでは、第２のコンタクト層３４が露出している。
次に、図１０に示されるように、レジストパターン１９３を除去し、第１の穴７１、第２の穴１７０、第４のコンタクト層５４の上に絶縁膜６０を形成する。絶縁膜６０はプラズマＣＶＤにより、厚さが２００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜することにより形成する。これにより、第１の穴７１の側面７１ａ及び底面７１ｂ、第２の穴１７０の幅広領域１７１の側面１７１ａ及び底面１７１ｂ、幅狭領域１７２の側面１７２ａ及び底面１７２ｂ、第４のコンタクト層５４の上に、絶縁膜６０が形成される。
次に、図１１に示されるように、絶縁膜６０の上に開口部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄを有するレジストパターン１９４を形成する。具体的には、絶縁膜６０の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、第１の穴７１の底面７１ｂ、第２の穴１７０の幅広領域１７１の底面１７１ｂ、幅狭領域１７２の底面１７２ｂ、第４のコンタクト層５４の絶縁膜６０の上に開口部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄを有するレジストパターン１９４を形成する。
次に、図１２に示されるように、レジストパターン１９４の開口部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄにおける絶縁膜６０を除去することにより、絶縁膜６０に開口部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを形成する。絶縁膜６０の除去は、ＲＩＥ等によるドライエッチング、または、ＢＨＦによるウェットエッチングにより行われる。このように、絶縁膜６０に開口部６０ａを形成することにより、第１の穴７１の底面７１ｂにおいて第１のコンタクト層３１が露出する。開口部６０ｂを形成することにより、第２の穴１７０の幅広領域１７１の底面１７１ｂにおいて第３のコンタクト層５１が露出する。開口部６０ｃを形成することにより、第２の穴１７０の幅狭領域１７２の底面１７２ｂにおいて第２のコンタクト層３４が露出する。開口部６０ｄを形成することにより、第４のコンタクト層５４が露出する。
次に、図１３に示されるように、下部電極８１、中間電極１８０、上部電極８３を形成する。具体的には、絶縁膜６０及び露出しているコンタクト層の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、下部電極８１、中間電極１８０、上部電極８３が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着により、厚さが１μｍの金（Ａｕ）膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金膜をレジストパターンとともに除去する。これにより残存する金膜により、下部電極８１、中間電極１８０、上部電極８３が形成される。
下部電極８１は、第１の穴７１に形成されており、第１の穴７１の底面７１ｂの第１のコンタクト層３１の上、第１の穴７１の側面７１ａの絶縁膜６０の上、第１の穴７１の近傍の第４のコンタクト層５４の絶縁膜６０の上に形成される。
また、中間電極１８０は、第２の穴１７０に形成されており、第２の穴１７０の幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層５１の上、幅狭領域１７２の底面１７２ｂの第２のコンタクト層３４の上に形成されている。更に、中間電極１８０は、幅広領域１７１の側面１７１ａの絶縁膜６０の上、幅狭領域１７２の側面１７２ａの絶縁膜６０の上、第２の穴１７０の近傍の第４のコンタクト層５４の絶縁膜６０の上に形成されている。
また、上部電極８３は、第４のコンタクト層５４の上に形成されている。
このように形成される下部電極８１は第１のコンタクト層３１と接続されており、中間電極１８０は第２のコンタクト層３４及び第３のコンタクト層５１と接続されており、上部電極８３は第４のコンタクト層５４と接続されている。
以上により、本実施の形態における赤外線検出器を作製することができる。図２及び図１３では、本実施の形態における赤外線検出器の１画素に対応する部分を示しているが、本実施の形態における赤外線検出器は、２次元状に２５６×２５６画素形成されている。１画素の大きさは、例えば、約５０μｍ×５０μｍであり、各々の画素に分離するための画素分離溝が形成されるため、全体の大きさは１５．３６ｍｍ×１５．３６ｍｍである。
（赤外線検出装置）
本実施の形態における赤外線検出装置は、図１４に示されるように、赤外線検出器１００に信号読み出し回路素子２００が接続されているものである。具体的には、信号読み出し回路素子２００の表面には信号読み出し回路が形成されており、信号読み出し回路素子２００の信号読み出し回路の電極と、対応する赤外線検出器１００における電極とは、バンプ２０１により接続されている。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における赤外線検出器である２波長型赤外線検出器について、図１５に基づき説明する。
本実施の形態における赤外線検出器は、ＧａＳｂ基板１０の上に、バッファ層１１、第１のメタモルフィックバッファ層２０、第１のコンタクト層２３１、第１のバリア層２３２、第１の赤外線吸収層２３３、第２のコンタクト層２３４、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第３のコンタクト層２５１、第２の赤外線吸収層２５２、第２のバリア層２５３、第４のコンタクト層２５４が積層されている。
本実施の形態においては、第１の赤外線吸収部２３０は、第１のコンタクト層２３１、第１のバリア層２３２、第１の赤外線吸収層２３３、第２のコンタクト層２３４により形成されている。第２の赤外線吸収部２５０は、第３のコンタクト層２５１、第２の赤外線吸収層２５２、第２のバリア層２５３、第４のコンタクト層２５４により形成されている。従って、本実施の形態における２波長型赤外線検出器は、ＧａＳｂ基板１０の上に、バッファ層１１、第１のメタモルフィックバッファ層２０、第１の赤外線吸収部２３０、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２の赤外線吸収部２５０が積層されている。
第１のメタモルフィックバッファ層２０は、厚さが約２０００ｎｍのｉ－ＡｌＳｂにより形成されている。第１のコンタクト層２３１は、厚さが約５００ｎｍのｐ＋－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されており、第１のバリア層２３２は、厚さが約２００ｎｍのｐ－ＡｌＳｂにより形成されている。第１の赤外線吸収層２３３は、厚さが約１０００ｎｍのｐ－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されており、第２のコンタクト層２３４は、厚さが約５００ｎｍのｐ＋－ＩｎＡｓ０．８Ｓｂ０．２により形成されている。第２のメタモルフィックバッファ層４０は、厚さが約２０００ｎｍのｉ－ＩｎＡｌＳｂにより形成されている。第３のコンタクト層２５１は、厚さが約５００ｎｍのｐ＋－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されており、第２の赤外線吸収層２５２は、厚さが約１０００ｎｍのｐ－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されている。第２のバリア層２５３は、厚さが約２００ｎｍのｐ－Ｉｎ０．２５Ａｌ０．７５Ｓｂにより形成されており、第４のコンタクト層５４は、厚さが約５００ｎｍのｐ＋－ＩｎＡｓ０．５４Ｓｂ０．４６により形成されている。従って、本実施の形態における赤外線検出器は、第１のコンタクト層２３１、第２のコンタクト層２３４、第３のコンタクト層２５１、第４のコンタクト層２５４は、ｐ型である。
また、第４のコンタクト層２５４、第２のバリア層２５３、第２の赤外線吸収層２５２、第３のコンタクト層２５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０、第２のコンタクト層２３４、第１の赤外線吸収層２３３、第１のバリア層２３２が除去され第１の穴７１が形成されている。第１の穴７１の側面７１ａ、第４のコンタクト層２５４の上には、絶縁膜６０が形成されているが、第１の穴７１の底面７１ｂの第１のコンタクト層２３１の上には絶縁膜６０は形成されていない。
また、第２の穴１７０は、入口側の幅広領域１７１と、幅広領域１７１よりも深い位置の径の小さい幅狭領域１７２と、により形成されている。第２の穴１７０の幅広領域１７１は、第４のコンタクト層２５４、第２のバリア層２５３、第２の赤外線吸収層２５２を除去することにより形成されている。幅狭領域１７２は、更に、第３のコンタクト層２５１、第２のメタモルフィックバッファ層４０を除去することにより形成されている。幅広領域１７１の側面１７１ａ及び幅狭領域１７２の側面１７２ａは絶縁膜６０により覆われている。また、第２の穴１７０の段部となる幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層２５１の上、幅狭領域１７２の底面１７２ｂの第２のコンタクト層２３４の上には、絶縁膜６０は形成されてはいない。
第１の穴７１の底面７１ｂの第１のコンタクト層２３１の上、第１の穴７１の側面７１ａの絶縁膜６０の上、第１の穴７１の近傍の絶縁膜６０の上には、下部電極８１が形成されている。
第２の穴１７０の側面１７１ａ、１７２ｂの絶縁膜６０、第２の穴７２の近傍の絶縁膜６０、幅広領域１７１の底面１７１ｂの第３のコンタクト層２５１、幅狭領域１７２の底面１７２ｂの第２のコンタクト層２３４の上には中間電極１８０が形成されている。従って、第２の穴１７０において、第３のコンタクト層２５１と第２のコンタクト層２３４は、中間電極１８０により接続されている。
また、第４のコンタクト層２５４の上の絶縁膜６０は一部除去されており、絶縁膜６０が除去され第４のコンタクト層２５４の上には、上部電極８３が形成されている。
本実施の形態における２波長型赤外線検出器では、第１の赤外線吸収層２３３及び第２の赤外線吸収層２５２は、多重量子構造ではなくＩｎＡｓＳｂバルク混晶により形成されている。
入射した赤外線のうち、中赤外の波長帯の赤外線は、第１の赤外線吸収層２３３において吸収され、フォトキャリアである電子が発生する。第１の赤外線吸収層２３３において発生した電子は第２のコンタクト層２３４を介し、中間電極１８０に流れ、中間電極１８０に流れた電子を測定することにより、第１の赤外線吸収層２３３に吸収された中赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
また、入射した赤外線のうち、遠赤外の波長帯の赤外線は、バンドギャップの広い第１の赤外線吸収層２３３を透過し、第２の赤外線吸収層２５２において吸収され、フォトキャリアである電子が発生する。第２の赤外線吸収層２５２において発生した電子は第３のコンタクト層２５１を介し、中間電極１８０に流れ、中間電極１８０に流れた電子を測定することにより、第２の赤外線吸収層２５２に吸収された遠赤外の波長帯の赤外線の光量を測定することができる。
即ち、本実施の形態における赤外線検出器では、第１の赤外線吸収層２３３において発生した電子も、第２の赤外線吸収層２５２において発生した電子も、第２のメタモルフィックバッファ層４０を通過することなく、中間電極１８０に到達する。即ち、第１の赤外線吸収層２３３において発生した電子も、第２の赤外線吸収層２５２において発生した電子も、格子欠陥等の結晶欠陥が多く含まれている第２のメタモルフィックバッファ層４０を通過することなく中間電極１８０に到達する。このため、第１の赤外線吸収層２３３において発生した電子及び第２の赤外線吸収層２５２において発生した電子は、ともに減少することなく中間電極１８０に流れる。これにより、第１の赤外線吸収層２３３に吸収された赤外線の光量、及び、第２の赤外線吸収層２５２に吸収された赤外線の光量は、ともに減少することなく、正確に測定することができる。
尚、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。
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体結晶基板と、
前記半導体結晶基板の上に形成された第１のメタモルフィックバッファ層と、
前記第１のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第１のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層の上に形成された第１の赤外線吸収層と、
前記第１の赤外線吸収層の上に形成された第２のコンタクト層と、
前記第２のコンタクト層の上に形成された第２のメタモルフィックバッファ層と、
前記第２のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第３のコンタクト層と、
前記第３のコンタクト層の上に形成された第２の赤外線吸収層と、
前記第２の赤外線吸収層の上に形成された第４のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層に接続される下部電極と、
前記第４のコンタクト層に接続される上部電極と、
前記第２のコンタクト層及び前記第３のコンタクト層に接続される中間電極と、
を有することを特徴とする赤外線検出器。
（付記２）
前記第１のコンタクト層、前記第２のコンタクト層、前記第３のコンタクト層、前記第４のコンタクト層は、ｎ型となる不純物元素がドープさ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。
（付記３）
前記第１のコンタクト層、前記第２のコンタクト層、前記第３のコンタクト層、前記第４のコンタクト層は、ｐ型となる不純物元素がドープさ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。
（付記４）
前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層、前記第２のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層を除去することにより形成された第１の穴と、
前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより形成された第２の穴と、
を有し、
前記第１の穴の側面、前記第２の穴の側面には、絶縁膜が形成されており、
前記下部電極は、前記第１の穴の底面の前記第１のコンタクト層の上及び前記第１の穴の側面の絶縁膜の上に形成されており、
前記第２の穴は、前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層を除去することにより形成された幅広領域と、前記幅広領域よりも狭く、前記幅広領域の底面の前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより形成された幅狭領域と、を含み、
前記中間電極は、前記第２の穴の底面の前記第２のコンタクト層の上、前記第２の穴の底面の前記第３のコンタクト層の上及び前記第２の穴の側面の絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の赤外線検出器。
（付記５）
前記第１のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層、前記第２のコンタクト層は、ＩｎＡｓＸＳｂ１－Ｘにより形成されており、０．８≦Ｘ≦１．０であって、
前記第３のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第４のコンタクト層は、ＩｎＡｓＹＳｂ１－Ｙにより形成されており、０≦Ｙ＜０．８であることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の赤外線検出器。
（付記６）
０．１％≦（前記第２の赤外線吸収層の格子定数－前記第１の赤外線吸収層の格子定数）／（前記第１の赤外線吸収層の格子定数）≦６．９７％であることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の赤外線検出器。
（付記７）
前記第１のコンタクト層と前記第１の赤外線吸収層との間には、第１のバリア層が形成されており、
前記第２の赤外線吸収層と前記第４のコンタクト層との間には、第２のバリア層が形成されていることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の赤外線検出器。
（付記８）
前記第１のバリア層は、ＡｌＳｂにより形成されており、
前記第２のバリア層は、ＩｎＡｌＳｂにより形成されていることを特徴とする付記７に記載の赤外線検出器。
（付記９）
前記第２のメタモルフィックバッファ層は、厚さが１０００ｎｍ以上であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の赤外線検出器。
（付記１０）
付記１から９のいずれかに記載の赤外線検出器と、
前記赤外線検出器に接続される信号読み出し回路素子と、
を有することを特徴とする赤外線検出装置。
（付記１１）
半導体結晶基板の上に、第１のメタモルフィックバッファ層、第１のコンタクト層、第１の赤外線吸収層、第２のコンタクト層、第２のメタモルフィックバッファ層、第３のコンタクト層、第２の赤外線吸収層、第４のコンタクト層を順に積層する工程と、
前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層、前記第２のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層を除去することにより、底面において前記第１のコンタクト層が露出している第１の穴を形成する工程と、
前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層を除去することにより、底面において前記第３のコンタクト層が露出している第２の穴の幅広領域を形成する工程と、
前記幅広領域の底面において、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより、底面において前記第２のコンタクト層が露出している第２の穴の幅狭領域を形成する工程と、
前記第１の穴及び前記第２の穴の側面に、絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の穴に前記第１のコンタクト層と接続される下部電極、前記第２の穴に前記第３のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層に接続される中間電極、前記第４のコンタクト層の上に上部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
１０ ＧａＳｂ基板
１１ バッファ層
２０ 第１のメタモルフィックバッファ層
３０ 第１の赤外線吸収部
３１ 第１のコンタクト層
３２ 第１のバリア層
３３ 第１の赤外線吸収層
３４ 第２のコンタクト層
４０ 第２のメタモルフィックバッファ層
５０ 第２の赤外線吸収部
５１ 第３のコンタクト層
５２ 第２の赤外線吸収層
５３ 第２のバリア層
５４ 第４のコンタクト層
６０ 絶縁膜
７１ 第１の穴
７１ａ 側面
７１ｂ 底面
８１ 下部電極
８２ 中間電極
８３ 上部電極
１７０ 第２の穴
１７１ 幅広領域
１７１ａ 側面
１７１ｂ 底面
１７２ 幅狭領域
１７２ａ 側面
１７２ｂ 底面

Claims (11)

  1. 半導体結晶基板と、
    前記半導体結晶基板の上に形成された第１のメタモルフィックバッファ層と、
    前記第１のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第１のコンタクト層と、
    前記第１のコンタクト層の上に形成された第１の赤外線吸収層と、
    前記第１の赤外線吸収層の上に形成された第２のコンタクト層と、
    前記第２のコンタクト層の上に形成された第２のメタモルフィックバッファ層と、
    前記第２のメタモルフィックバッファ層の上に形成された第３のコンタクト層と、
    前記第３のコンタクト層の上に形成された第２の赤外線吸収層と、
    前記第２の赤外線吸収層の上に形成された第４のコンタクト層と、
    前記第１のコンタクト層に接続される下部電極と、
    前記第４のコンタクト層に接続される上部電極と、
    前記第２のコンタクト層及び前記第３のコンタクト層に接続される中間電極と、
    を有することを特徴とする赤外線検出器。
  2. 前記第１のコンタクト層、前記第２のコンタクト層、前記第３のコンタクト層、前記第４のコンタクト層は、ｎ型となる不純物元素がドープさ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。
  3. 前記第１のコンタクト層、前記第２のコンタクト層、前記第３のコンタクト層、前記第４のコンタクト層は、ｐ型となる不純物元素がドープさ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。
  4. 前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層、前記第２のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層を除去することにより形成された第１の穴と、
    前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより形成された第２の穴と、
    を有し、
    前記第１の穴の側面、前記第２の穴の側面には、絶縁膜が形成されており、
    前記下部電極は、前記第１の穴の底面の前記第１のコンタクト層の上及び前記第１の穴の側面の絶縁膜の上に形成されており、
    前記第２の穴は、前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層を除去することにより形成された幅広領域と、前記幅広領域よりも狭く、前記幅広領域の底面の前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより形成された幅狭領域と、を含み、
    前記中間電極は、前記第２の穴の底面の前記第２のコンタクト層の上、前記第２の穴の底面の前記第３のコンタクト層の上及び前記第２の穴の側面の絶縁膜の上に形成されてい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出器。
  5. 前記第１のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層、前記第２のコンタクト層は、ＩｎＡｓＸＳｂ１－Ｘにより形成されており、０．８≦Ｘ≦１．０であって、
    前記第３のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第４のコンタクト層は、ＩｎＡｓＹＳｂ１－Ｙにより形成されており、０≦Ｙ＜０．８であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の赤外線検出器。
  6. ０．１％≦（前記第２の赤外線吸収層の格子定数－前記第１の赤外線吸収層の格子定数）／（前記第１の赤外線吸収層の格子定数）≦６．９７％であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の赤外線検出器。
  7. 前記第１のコンタクト層と前記第１の赤外線吸収層との間には、第１のバリア層が形成されており、
    前記第２の赤外線吸収層と前記第４のコンタクト層との間には、第２のバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の赤外線検出器。
  8. 前記第１のバリア層は、ＡｌＳｂにより形成されており、
    前記第２のバリア層は、ＩｎＡｌＳｂにより形成されていることを特徴とする請求項７に記載の赤外線検出器。
  9. 前記第２のメタモルフィックバッファ層は、厚さが１０００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の赤外線検出器。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の赤外線検出器と、
    前記赤外線検出器に接続される信号読み出し回路素子と、
    を有することを特徴とする赤外線検出装置。
  11. 半導体結晶基板の上に、第１のメタモルフィックバッファ層、第１のコンタクト層、第１の赤外線吸収層、第２のコンタクト層、第２のメタモルフィックバッファ層、第３のコンタクト層、第２の赤外線吸収層、第４のコンタクト層を順に積層する工程と、
    前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層、前記第２のコンタクト層、前記第１の赤外線吸収層を除去することにより、底面において前記第１のコンタクト層が露出している第１の穴を形成する工程と、
    前記第４のコンタクト層、前記第２の赤外線吸収層を除去することにより、底面において前記第３のコンタクト層が露出している第２の穴の幅広領域を形成する工程と、
    前記幅広領域の底面において、前記第３のコンタクト層、前記第２のメタモルフィックバッファ層を除去することにより、底面において前記第２のコンタクト層が露出している第２の穴の幅狭領域を形成する工程と、
    前記第１の穴及び前記第２の穴の側面に、絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１の穴に前記第１のコンタクト層と接続される下部電極、前記第２の穴に前記第３のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層に接続される中間電極、前記第４のコンタクト層の上に上部電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
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