JPH0613641A - 光検出器及びその製造方法 - Google Patents
光検出器及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0613641A JPH0613641A JP5070776A JP7077693A JPH0613641A JP H0613641 A JPH0613641 A JP H0613641A JP 5070776 A JP5070776 A JP 5070776A JP 7077693 A JP7077693 A JP 7077693A JP H0613641 A JPH0613641 A JP H0613641A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact layer
- quantum well
- photodetector
- forming
- mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 他のデバイスとの集積化が可能な平面構造量
子井戸赤外光検出器を提供すること。 【構成】 本発明の光検出器は、一対のコンタクト(2
4、21)層及び対応するオーミックコンタクト(2
5、26)の間に配置された多重量子井戸スタック(2
0)を有する型の量子井戸光検出器において、前記量子
井戸スタック及び前記コンタクト層のうちの少なくとも
一方が半導体素材内に埋め込まれていることを特徴とす
る。
子井戸赤外光検出器を提供すること。 【構成】 本発明の光検出器は、一対のコンタクト(2
4、21)層及び対応するオーミックコンタクト(2
5、26)の間に配置された多重量子井戸スタック(2
0)を有する型の量子井戸光検出器において、前記量子
井戸スタック及び前記コンタクト層のうちの少なくとも
一方が半導体素材内に埋め込まれていることを特徴とす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、量子井戸フォトデテク
タ(光検出器)に関し、特に表面のトポグラフィが本質
的に平面であるようなフォトデテクタに関する。
タ(光検出器)に関し、特に表面のトポグラフィが本質
的に平面であるようなフォトデテクタに関する。
【0002】
【従来の技術】フォトデテクタは、光通信、画像センシ
ング及び計測を含む広範な領域において興味をもたれて
いる。量子井戸赤外フォトデテクタ(QWIP)は、そ
の低い暗電流及び高い応答性のために、高速赤外フォト
デテクタとしてかなり有望であると目されている。
ング及び計測を含む広範な領域において興味をもたれて
いる。量子井戸赤外フォトデテクタ(QWIP)は、そ
の低い暗電流及び高い応答性のために、高速赤外フォト
デテクタとしてかなり有望であると目されている。
【0003】特に有利なQWIP構造が、シー・ジー・
ベセア(C.G.Bethea)らによる”赤外放射検
出器”という名称の米国特許第4,894,526号に
記載されている。その一実施例においては、QWIP
は、電子に対する単一の束縛状態を有する、複数個のG
aAs/AlGaAs量子井戸より構成されている。入
力赤外放射は電子をその束縛状態から伝導帯へと励起
し、集合電流に寄与する。
ベセア(C.G.Bethea)らによる”赤外放射検
出器”という名称の米国特許第4,894,526号に
記載されている。その一実施例においては、QWIP
は、電子に対する単一の束縛状態を有する、複数個のG
aAs/AlGaAs量子井戸より構成されている。入
力赤外放射は電子をその束縛状態から伝導帯へと励起
し、集合電流に寄与する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に係るQWI
Pの限界は、量子井戸領域が、通常、下層に位置するn
+半導体コンタクト層から3μmあるいはそれ以上突出
したメサ構造として作製されることである。このメサは
非常に大きな段差であり、同一の基板上の他の電子デバ
イスとの集積化が容易ではなくなってしまう。さらに、
デバイスの活性領域の側壁が露出しているために、汚染
や放射などの劣化の効果を受け易い構造になっている。
メサ構造というトポグラフィが集積化に適していないた
めに、従来技術に係るQWIPは、集積回路を含む他の
基板に対してアラインメントされて接着されるように充
分に大きく作製されなければならなかった。より小さな
メサが望ましいのではあるが、この接着に関する要求の
ために最小メサ径がおよそ30μmに制限されていた。
従って、メサ構造というトポグラフィを有さないQWI
P構造が望まれている。
Pの限界は、量子井戸領域が、通常、下層に位置するn
+半導体コンタクト層から3μmあるいはそれ以上突出
したメサ構造として作製されることである。このメサは
非常に大きな段差であり、同一の基板上の他の電子デバ
イスとの集積化が容易ではなくなってしまう。さらに、
デバイスの活性領域の側壁が露出しているために、汚染
や放射などの劣化の効果を受け易い構造になっている。
メサ構造というトポグラフィが集積化に適していないた
めに、従来技術に係るQWIPは、集積回路を含む他の
基板に対してアラインメントされて接着されるように充
分に大きく作製されなければならなかった。より小さな
メサが望ましいのではあるが、この接着に関する要求の
ために最小メサ径がおよそ30μmに制限されていた。
従って、メサ構造というトポグラフィを有さないQWI
P構造が望まれている。
【0005】図1は、従来技術の限界を理解するのに適
した、従来技術に係るメサ構造量子井戸赤外フォトデテ
クタ(QWIP)の断面図である。従来技術に係るQW
IPは、GaAs基板12のn+表面上に突出したメサ
構造をとる、多重量子井戸スタック10と呼称される複
数個の量子井戸を有している。第二のn+領域14が前
記メサ構造の上部表面上に配設されてコンタクト層とし
て機能し、上部及び下部のオーミックコンタクト15及
び16が、それそれ従来技術において公知の方法によ
り、各々のn+層上に形成されている。この種のデバイ
スの実例は、前掲のベセアらによる米国特許第4,89
4,526号に記載されている。
した、従来技術に係るメサ構造量子井戸赤外フォトデテ
クタ(QWIP)の断面図である。従来技術に係るQW
IPは、GaAs基板12のn+表面上に突出したメサ
構造をとる、多重量子井戸スタック10と呼称される複
数個の量子井戸を有している。第二のn+領域14が前
記メサ構造の上部表面上に配設されてコンタクト層とし
て機能し、上部及び下部のオーミックコンタクト15及
び16が、それそれ従来技術において公知の方法によ
り、各々のn+層上に形成されている。この種のデバイ
スの実例は、前掲のベセアらによる米国特許第4,89
4,526号に記載されている。
【0006】従来技術に係る構造の限界は、図1より理
解される。表面11上の通常4μmの高さを有するメサ
構造は、大きな露出させられた側壁13を有している。
このメサ構造によってもたらされた極端なトポグラフィ
は、同一チップ上の他の素子との集積化を容易ではない
ものにしている。さらに、デバイスの活性領域の側壁が
露出しているために、汚染や放射などの劣化の効果を受
け易い構造になっている。従って、本発明の目的は、他
のデバイスとの集積化が可能な平面構造量子井戸赤外光
検出器を提供することである。
解される。表面11上の通常4μmの高さを有するメサ
構造は、大きな露出させられた側壁13を有している。
このメサ構造によってもたらされた極端なトポグラフィ
は、同一チップ上の他の素子との集積化を容易ではない
ものにしている。さらに、デバイスの活性領域の側壁が
露出しているために、汚染や放射などの劣化の効果を受
け易い構造になっている。従って、本発明の目的は、他
のデバイスとの集積化が可能な平面構造量子井戸赤外光
検出器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の原理に従ってメ
サ構造というトポグラフィを有さないQWIPが実現さ
れ、技術的な進歩がなされる。本発明に係る方法におい
てはイオン打ち込み素子分離技術が用いられ、露出させ
られた側壁を有さず、従来技術に係るメサ構造QWIP
と同程度の性能を有する実質的に平面構造の量子井戸フ
ォトデテクタが作製され得る。本発明に従って作製され
た平面構造フォトデテクタは他の電子素子との集積化に
適したトポグラフィを有しており、さらに、接着された
従来技術に係るデバイスよりも小さな大きさまで縮小さ
れ得る。
サ構造というトポグラフィを有さないQWIPが実現さ
れ、技術的な進歩がなされる。本発明に係る方法におい
てはイオン打ち込み素子分離技術が用いられ、露出させ
られた側壁を有さず、従来技術に係るメサ構造QWIP
と同程度の性能を有する実質的に平面構造の量子井戸フ
ォトデテクタが作製され得る。本発明に従って作製され
た平面構造フォトデテクタは他の電子素子との集積化に
適したトポグラフィを有しており、さらに、接着された
従来技術に係るデバイスよりも小さな大きさまで縮小さ
れ得る。
【0008】
【実施例】図2は、本発明に係る、極端なメサ構造トポ
グラフィを回避し、露出させられた側壁を有さず、他の
素子との集積化を容易にする配置を実現したQWIPの
断面図である。図2のQWIPは、GaAs基板22の
n+表面上に成長させられた多重量子井戸スタック20
を有している。従来技術に係るメサ構造素子分離の代わ
りに、スタック20は隣接する領域23とイオン打ち込
みによって分離されている。第二のn+領域24が前記
多重量子井戸スタックの頂部に配設されていてコンタク
ト層として機能する。貫通孔をエッチングにより形成す
る方法あるいは領域23を通してイオン打ち込みを行な
う方法のうちのいずれかにより、表面21への導電性経
路27が実現され、金属コンタクト25及び26が形成
される。
グラフィを回避し、露出させられた側壁を有さず、他の
素子との集積化を容易にする配置を実現したQWIPの
断面図である。図2のQWIPは、GaAs基板22の
n+表面上に成長させられた多重量子井戸スタック20
を有している。従来技術に係るメサ構造素子分離の代わ
りに、スタック20は隣接する領域23とイオン打ち込
みによって分離されている。第二のn+領域24が前記
多重量子井戸スタックの頂部に配設されていてコンタク
ト層として機能する。貫通孔をエッチングにより形成す
る方法あるいは領域23を通してイオン打ち込みを行な
う方法のうちのいずれかにより、表面21への導電性経
路27が実現され、金属コンタクト25及び26が形成
される。
【0009】本発明に係るデバイスの作製及び構造は、
以下に記述される実施例を考察することによってより詳
細に理解される。この実施例においては、デバイス構造
は、半導体基板上に多重量子井戸スタック及びコンタク
トのための層を成長させるために分子線エピタキシー
(MBE)技法を用いることによって作製されうる。
以下に記述される実施例を考察することによってより詳
細に理解される。この実施例においては、デバイス構造
は、半導体基板上に多重量子井戸スタック及びコンタク
トのための層を成長させるために分子線エピタキシー
(MBE)技法を用いることによって作製されうる。
【0010】作製プロセスにおける第一の段階は、Ga
Asなどの半導体基板を用意し、1μm厚のn+型にド
ープされたGaAsなどよりなるコンタクト層21を作
製することである。
Asなどの半導体基板を用意し、1μm厚のn+型にド
ープされたGaAsなどよりなるコンタクト層21を作
製することである。
【0011】次の段階は、40オングストローム厚のG
aAs量子井戸(1x1018cm-3の不純物を有するn
型)と500オングストローム厚のAl0.28Ga0.72A
sバリア層とを50周期成長させることによって多重量
子井戸スタック20を成長させる段階である。
aAs量子井戸(1x1018cm-3の不純物を有するn
型)と500オングストローム厚のAl0.28Ga0.72A
sバリア層とを50周期成長させることによって多重量
子井戸スタック20を成長させる段階である。
【0012】スタック20上に成長させられた頂部コン
タクト層24は0.5μm厚のn+型にドープされたG
aAs層である。
タクト層24は0.5μm厚のn+型にドープされたG
aAs層である。
【0013】必要な層が成長させられた後、活性量子井
戸領域がマスクされる。ここで、活性量子井戸領域は、
上部表面上に(およそ5μmの厚さの)厚い光レジスト
からなる円形のパターンを光リソグラフィ技法を用いて
形成することにより規定される。その後、前記パターン
をマスク材としてイオン打ち込み素子分離が形成され
る。15、25、50、100及び200μmの大きさ
の前記パターンを用いて相異なったサイズのデバイスが
作製された。より詳細に述べれば、スタック20は、周
囲の領域に、それぞれ200及び350KeVのエネル
ギーを有し、それぞれ8x1012及び1x1015cm-2
のドーズ量を有する、F+(あるいはO+)及びH+イオ
ンを打ち込むことにより素子分離される。
戸領域がマスクされる。ここで、活性量子井戸領域は、
上部表面上に(およそ5μmの厚さの)厚い光レジスト
からなる円形のパターンを光リソグラフィ技法を用いて
形成することにより規定される。その後、前記パターン
をマスク材としてイオン打ち込み素子分離が形成され
る。15、25、50、100及び200μmの大きさ
の前記パターンを用いて相異なったサイズのデバイスが
作製された。より詳細に述べれば、スタック20は、周
囲の領域に、それぞれ200及び350KeVのエネル
ギーを有し、それぞれ8x1012及び1x1015cm-2
のドーズ量を有する、F+(あるいはO+)及びH+イオ
ンを打ち込むことにより素子分離される。
【0014】最後の段階では、光レジストが除去され、
イオン打ち込みがなされた領域の抵抗率を最大にするた
めに、レジストが除去されたデバイスは500℃で5分
間アニールされる。下部n+コンタクト層21への導電
性経路27が貫通孔あるいはイオン打ち込みがなされた
領域を通じて形成され、従来技術において公知の方法に
従ってオーミック金属コンタクト25及び26が層21
及び24へのコンタクトを実現する。
イオン打ち込みがなされた領域の抵抗率を最大にするた
めに、レジストが除去されたデバイスは500℃で5分
間アニールされる。下部n+コンタクト層21への導電
性経路27が貫通孔あるいはイオン打ち込みがなされた
領域を通じて形成され、従来技術において公知の方法に
従ってオーミック金属コンタクト25及び26が層21
及び24へのコンタクトを実現する。
【0015】上述の段階に従って作製されたQWIPが
テストされた。200μmの大きさを有するイオン打ち
込み分離を利用したQWIPが、同一の大きさ及び層構
成を有するメサ構造分離QWIPと比較してテストされ
た。双方のQWIPの電流−電圧特性が測定され、実験
誤差内で同一であることが見い出された。図3は、双方
のデバイスに対する、T=77Kで測定された暗電流曲
線及びT=20Kで測定されたウィンドウ光電流曲線を
示した図である。暗電流はAlGaAsバリア層の膜質
に非常に敏感であるため、図3は、イオン打ち込み及び
アニールプロセスがバリア層内に欠陥やトラップを実質
的に生成していないことを例示していることになる。
テストされた。200μmの大きさを有するイオン打ち
込み分離を利用したQWIPが、同一の大きさ及び層構
成を有するメサ構造分離QWIPと比較してテストされ
た。双方のQWIPの電流−電圧特性が測定され、実験
誤差内で同一であることが見い出された。図3は、双方
のデバイスに対する、T=77Kで測定された暗電流曲
線及びT=20Kで測定されたウィンドウ光電流曲線を
示した図である。暗電流はAlGaAsバリア層の膜質
に非常に敏感であるため、図3は、イオン打ち込み及び
アニールプロセスがバリア層内に欠陥やトラップを実質
的に生成していないことを例示していることになる。
【0016】その後それぞれのデバイスに対して、基板
を研磨することにより、光学的結合を可能にするための
45°のファセットが形成され、それぞれのデバイスの
応答性が波長の関数として測定された。図4はその結果
を示したグラフであり、破線が従来技術に係るメサ構造
QWIPに対する曲線で実線が本発明に係る平面構造Q
WIPに対する曲線である。ここからわかるように、正
規化された応答スペクトルはほとんど同一であり、イオ
ン打ち込みに起因する、測定可能なデバイス性能の劣化
がないことを示している。
を研磨することにより、光学的結合を可能にするための
45°のファセットが形成され、それぞれのデバイスの
応答性が波長の関数として測定された。図4はその結果
を示したグラフであり、破線が従来技術に係るメサ構造
QWIPに対する曲線で実線が本発明に係る平面構造Q
WIPに対する曲線である。ここからわかるように、正
規化された応答スペクトルはほとんど同一であり、イオ
ン打ち込みに起因する、測定可能なデバイス性能の劣化
がないことを示している。
【0017】次に実行されたテストは、T=77Kにお
いて電流ノイズをバイアス電圧の関数として測定するこ
とであった。図5に示されたその結果は、メサ構造デバ
イスと平面構造デバイスが同様に機能することを示して
いる。よって、本発明に従って、性能を犠牲にすること
なく、信号処理エレクトロニクスなどの他のデバイスと
のモノリシック集積化に適した平面構造QWIPが作製
されうる。
いて電流ノイズをバイアス電圧の関数として測定するこ
とであった。図5に示されたその結果は、メサ構造デバ
イスと平面構造デバイスが同様に機能することを示して
いる。よって、本発明に従って、性能を犠牲にすること
なく、信号処理エレクトロニクスなどの他のデバイスと
のモノリシック集積化に適した平面構造QWIPが作製
されうる。
【0018】次に、本発明に係る作製プロセスが同等の
性能を有するより小さなデバイスを作製するために用い
られ得るか否かを決定するために、相異なった直径を有
する打ち込み分離デバイスが互いに比較された。図6
は、相異なった直径を有する打ち込み素子分離デバイス
の±0.52V及び±2.4Vにおいて測定された暗電
流を示した図である。この図から判るように、暗電流の
2乗根とデバイスの直径とが直線関係で極めて良くフィ
ッティングされる。このフィッティングより、イオン打
ち込みによって分離された領域の周の長さが熱イオン電
流にほとんど寄与していないことが例示される。フィッ
ティングされた直線がx軸とおよそ11μmのところで
交わるという事実は、各々の打ち込みによって分離され
た領域の周から動径方向でおよそ5.5μmの領域は、
イオン打ち込みとラピッドサーマルアニーリングの組み
合わせによって電気的に不活性となっていることを暗示
している。
性能を有するより小さなデバイスを作製するために用い
られ得るか否かを決定するために、相異なった直径を有
する打ち込み分離デバイスが互いに比較された。図6
は、相異なった直径を有する打ち込み素子分離デバイス
の±0.52V及び±2.4Vにおいて測定された暗電
流を示した図である。この図から判るように、暗電流の
2乗根とデバイスの直径とが直線関係で極めて良くフィ
ッティングされる。このフィッティングより、イオン打
ち込みによって分離された領域の周の長さが熱イオン電
流にほとんど寄与していないことが例示される。フィッ
ティングされた直線がx軸とおよそ11μmのところで
交わるという事実は、各々の打ち込みによって分離され
た領域の周から動径方向でおよそ5.5μmの領域は、
イオン打ち込みとラピッドサーマルアニーリングの組み
合わせによって電気的に不活性となっていることを暗示
している。
【0019】図7は、いくつかの相異なった直径を有す
るデバイスに関して±2.4Vで測定されたウィンドウ
光電流を示しており、図8は、ウィンドウ電流の暗電流
に対する比を示している。デバイスの大きさの広い範囲
にわたって一定の比が実現されており、本発明に係る技
術のスケーラビリティを示している。さらに、電流ノイ
ズもデバイスの大きさと共にスケーリングされる。よっ
て、本発明に従ってイオン打ち込み分離法により作製さ
れたデバイスの検出能力はメサ構造デバイスと同程度で
あってデバイスサイズに依存せず、従って、従来技術に
かかるメサ構造デバイスと同程度の性能を有し、かつよ
り小さな大きさで集積回路作製に適したデバイスの作製
が可能になる。
るデバイスに関して±2.4Vで測定されたウィンドウ
光電流を示しており、図8は、ウィンドウ電流の暗電流
に対する比を示している。デバイスの大きさの広い範囲
にわたって一定の比が実現されており、本発明に係る技
術のスケーラビリティを示している。さらに、電流ノイ
ズもデバイスの大きさと共にスケーリングされる。よっ
て、本発明に従ってイオン打ち込み分離法により作製さ
れたデバイスの検出能力はメサ構造デバイスと同程度で
あってデバイスサイズに依存せず、従って、従来技術に
かかるメサ構造デバイスと同程度の性能を有し、かつよ
り小さな大きさで集積回路作製に適したデバイスの作製
が可能になる。
【0020】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので,この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は、発明の容易なる理解の為のもので、その権利
解釈に影響を与えるものではないと理解されたい。
もので,この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は、発明の容易なる理解の為のもので、その権利
解釈に影響を与えるものではないと理解されたい。
【0021】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、他
のデバイスとの集積化が可能な平面構造量子井戸赤外光
検出器が提供される。
のデバイスとの集積化が可能な平面構造量子井戸赤外光
検出器が提供される。
【図1】 従来技術に係るメサ構造量子井戸赤外フォト
デテクタの模式的な断面図。
デテクタの模式的な断面図。
【図2】 本発明に係る平面構造量子井戸フォトデテク
タの模式的な断面図。
タの模式的な断面図。
【図3】 図2に示された、本発明に係るデバイスの電
流−電圧特性を示したグラフ。
流−電圧特性を示したグラフ。
【図4】 図1及び図2に示されたデバイスの性能特性
を比較して示したグラフ。
を比較して示したグラフ。
【図5】 図1及び図2に示されたデバイスの性能特性
を比較して示したグラフ。
を比較して示したグラフ。
【図6】 図2に示された型の、相異なったサイズを有
するデバイスの性能特性を示したグラフ。
するデバイスの性能特性を示したグラフ。
【図7】 図2に示された型の、相異なったサイズを有
するデバイスの性能特性を示したグラフ。
するデバイスの性能特性を示したグラフ。
10、20 多重量子井戸スタック 11、21 下部コンタクト層 12、22 GaAs基板 13 側壁 14、24 上部コンタクト層 15、16、25、26 オーミックコンタクト 23 隣接領域 27 導電性経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サンヒー パーク フイ アメリカ合衆国 07974 ニュージャージ ー ニュープロヴィデンス、ストーンリッ ジ ロード 152 (72)発明者 シン―シェム ペイ アメリカ合衆国 07974 ニュージャージ ー ニュープロヴィデンス、イーサン ド ライヴ 15
Claims (7)
- 【請求項1】 一対のコンタクト(24、21)層及び
対応するオーミックコンタクト(25、26)の間に配
置された多重量子井戸スタック(20)を有する型の量
子井戸光検出器において、 前記量子井戸スタック及び前記コンタクト層のうちの少
なくとも一方が半導体素材内に埋め込まれていることを
特徴とする光検出器。 - 【請求項2】 前記量子井戸スタックが、イオン打ち込
みによって素子分離されていることを特徴とする請求項
第1項に記載の光検出器。 - 【請求項3】 前記コンタクト層が、n型GaAsであ
り、 前記埋め込まれた量子井戸スタックが、AlGaAsバ
リア層間に配設されたGaAs量子井戸よりなることを
特徴とする請求項第1項に記載の光検出器。 - 【請求項4】 量子井戸光検出器を作製する方法におい
て、 半導体基板(22)を準備する段階と、 下部コンタクト層(21)、多重量子井戸スタック(2
0)、及び上部コンタクト層(25)を形成する連続層
を前記基板上に成長させる段階と、 前記成長させられた基板の上部表面の選択された部分上
にマスクを形成する段階と、 前記マスクの下部の活性領域をイオン打ち込みによって
素子分離する段階と、 前記マスクを除去する段階と、 前記上部及び下部コンタクト層に対してオーミックコン
タクト(25、26)を形成する段階と、 を有することを特徴とする光検出器作製方法。 - 【請求項5】 前記マスクが、光レジストイオン打ち込
みマスクよりなることを特徴とする請求項第4項に記載
の方法。 - 【請求項6】 前記下部コンタクト層(21)への前記
オーミックコンタクトを形成する段階が、前記下部コン
タクト層(21)まで貫通孔(27)をエッチングする
段階を有することを特徴とする請求項第4項に記載の方
法。 - 【請求項7】 前記下部コンタクト層への前記オーミッ
クコンタクトを形成する段階が、前記下部コンタクト層
への導電性経路(27)をイオン打ち込みによって形成
する段階を有することを特徴とする請求項第4項に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/860,853 US5223704A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Planar buried quantum well photodetector |
US860853 | 1992-03-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0613641A true JPH0613641A (ja) | 1994-01-21 |
JP2706030B2 JP2706030B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=25334180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5070776A Expired - Fee Related JP2706030B2 (ja) | 1992-03-31 | 1993-03-08 | 光検出器及びその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5223704A (ja) |
EP (1) | EP0564163B1 (ja) |
JP (1) | JP2706030B2 (ja) |
DE (1) | DE69303094T2 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6668521B1 (en) * | 1989-02-24 | 2003-12-30 | Southpac Trust International, Inc. | Method for applying a band about a sheet of material and a floral grouping |
US5539206A (en) * | 1995-04-20 | 1996-07-23 | Loral Vought Systems Corporation | Enhanced quantum well infrared photodetector |
US5960024A (en) | 1998-03-30 | 1999-09-28 | Bandwidth Unlimited, Inc. | Vertical optical cavities produced with selective area epitaxy |
US6054718A (en) * | 1998-03-31 | 2000-04-25 | Lockheed Martin Corporation | Quantum well infrared photocathode having negative electron affinity surface |
US6535541B1 (en) | 1998-04-14 | 2003-03-18 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6493373B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6487231B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6487230B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6760357B1 (en) | 1998-04-14 | 2004-07-06 | Bandwidth9 | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6493371B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6493372B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US5991326A (en) | 1998-04-14 | 1999-11-23 | Bandwidth9, Inc. | Lattice-relaxed verticle optical cavities |
US5990490A (en) * | 1998-06-29 | 1999-11-23 | Miracle Technology Co., Ltd. | Optical electronic IC capable of photo detection |
US6226425B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-05-01 | Bandwidth9 | Flexible optical multiplexer |
US6275513B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-08-14 | Bandwidth 9 | Hermetically sealed semiconductor laser device |
US6233263B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-05-15 | Bandwidth9 | Monitoring and control assembly for wavelength stabilized optical system |
JP4330210B2 (ja) * | 1999-07-30 | 2009-09-16 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及びその製造方法 |
US6576490B2 (en) * | 2001-05-09 | 2003-06-10 | National Research Council Of Canada | Method for micro-fabricating a pixelless infrared imaging device |
KR100653995B1 (ko) * | 2005-03-17 | 2006-12-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자 제조를 위한 국부적 임플란트 방법 |
US20070262296A1 (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-15 | Matthias Bauer | Photodetectors employing germanium layers |
US9076707B2 (en) | 2013-04-19 | 2015-07-07 | Lightspin Technologies, Inc. | Integrated avalanche photodiode arrays |
WO2016178678A1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Lightspin Technologies, Inc. | Integrated avalanche photodiode arrays |
US10529884B2 (en) | 2017-11-09 | 2020-01-07 | LightSpin Technologies Inc. | Virtual negative bevel and methods of isolating adjacent devices |
US11641003B2 (en) | 2019-12-03 | 2023-05-02 | Northwestern University | Methods of fabricating planar infrared photodetectors |
CN116666485B (zh) * | 2023-07-10 | 2024-01-30 | 中国科学院半导体研究所 | 近红外探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2180540A1 (en) * | 1972-04-20 | 1973-11-30 | Favennec Pierre N | Semiconductor devices prodn - by ion implantation |
DE3047870A1 (de) * | 1980-12-18 | 1982-07-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | "pn-diode und verfahren zu deren herstellung" |
US4745452A (en) * | 1984-09-24 | 1988-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunneling transfer devices |
JPS61204988A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-11 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
JPH0712100B2 (ja) * | 1985-03-25 | 1995-02-08 | 株式会社日立製作所 | 半導体発光素子 |
FR2581482B1 (fr) * | 1985-05-03 | 1987-07-10 | Labo Electronique Physique | Photodiode pin a faible courant de fuite |
US4764246A (en) * | 1985-08-06 | 1988-08-16 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Buried undercut mesa-like waveguide and method of making same |
JPS639987A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-16 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
JPS6313381A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nok Corp | 光電センサ |
JPS63120479A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | Nec Corp | フオトダイオ−ド |
JPS63133581A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Nec Corp | 光双安定素子及びその製造方法 |
US4894526A (en) * | 1987-01-15 | 1990-01-16 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Infrared-radiation detector device |
JP2573201B2 (ja) * | 1987-02-26 | 1997-01-22 | 株式会社東芝 | 半導体素子の拡散層形成方法 |
FR2618435B1 (fr) * | 1987-07-23 | 1989-10-27 | Synthelabo | Derives de benzimidazole, leur preparation et leur application en therapeutique |
JPS6490570A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-07 | Shimadzu Corp | Photodiode |
JPH0199877A (ja) * | 1987-10-13 | 1989-04-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像形成方法 |
JPH01124473A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | Terumo Corp | カテーテル用ガイドワイヤー |
JPH01241192A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPH01297868A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-30 | Nec Corp | プレーナ型半導体受光素子 |
CA1314614C (en) * | 1988-06-06 | 1993-03-16 | Clyde George Bethea | Quantum-well radiation detector |
US4879250A (en) * | 1988-09-29 | 1989-11-07 | The Boeing Company | Method of making a monolithic interleaved LED/PIN photodetector array |
JPH0730973B2 (ja) * | 1988-10-04 | 1995-04-10 | ダイキン工業株式会社 | アキュムレータ及びその製造方法 |
JPH02199877A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 光受信器及び光電子集積回路 |
US5038185A (en) * | 1989-11-30 | 1991-08-06 | Xerox Corporation | Structurally consistent surface skimming hetero-transverse junction lasers and lateral heterojunction bipolar transistors |
US5051804A (en) * | 1989-12-01 | 1991-09-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Photodetector having high speed and sensitivity |
US5075749A (en) * | 1989-12-29 | 1991-12-24 | At&T Bell Laboratories | Optical device including a grating |
JPH03236276A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Ricoh Co Ltd | 光機能素子 |
US5012301A (en) * | 1990-02-22 | 1991-04-30 | Northern Telecom Limited | Three terminal semiconductor device |
US5115442A (en) * | 1990-04-13 | 1992-05-19 | At&T Bell Laboratories | Top-emitting surface emitting laser structures |
US5144637A (en) * | 1990-04-30 | 1992-09-01 | At&T Bell Laboratories | Inline diplex lightwave transceiver |
-
1992
- 1992-03-31 US US07/860,853 patent/US5223704A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5070776A patent/JP2706030B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-25 DE DE69303094T patent/DE69303094T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-25 EP EP93302277A patent/EP0564163B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-25 US US08/036,799 patent/US5281542A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5223704A (en) | 1993-06-29 |
US5281542A (en) | 1994-01-25 |
EP0564163A1 (en) | 1993-10-06 |
DE69303094T2 (de) | 1997-01-16 |
EP0564163B1 (en) | 1996-06-12 |
JP2706030B2 (ja) | 1998-01-28 |
DE69303094D1 (de) | 1996-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2706030B2 (ja) | 光検出器及びその製造方法 | |
US6437425B1 (en) | Semiconductor devices which utilize low K dielectrics | |
US10276627B2 (en) | High-performance radiation detectors and methods of fabricating thereof | |
US6111254A (en) | Infrared radiation detector | |
US6097748A (en) | Vertical cavity surface emitting laser semiconductor chip with integrated drivers and photodetectors and method of fabrication | |
US20070158664A1 (en) | Mesa structure photon detection circuit | |
US5602414A (en) | Infrared detector having active regions and isolating regions formed of CdHgTe | |
US4956304A (en) | Buried junction infrared photodetector process | |
US9165967B2 (en) | Semiconductor structure able to receive electromagnetic radiation, semiconductor component and process for fabricating such a semiconductor structure | |
US5410168A (en) | Infrared imaging device | |
JPS62501883A (ja) | 集積光検出器−増幅器装置 | |
Seo et al. | GaN metal–semiconductor–metal photodetectors grown on lithium gallate substrates by molecular-beam epitaxy | |
JPH05322646A (ja) | 可変検出スレッショルドを有する光検出デバイス | |
EP0137988B1 (en) | Infrared imager | |
US5895930A (en) | Infrared photodetector with doping superlattice structure | |
JP2000188407A (ja) | 赤外線検知素子 | |
US4914495A (en) | Photodetector with player covered by N layer | |
JPH0492481A (ja) | 光検知装置 | |
US5459333A (en) | Semiconductor photodetector with potential barrier regions | |
JP2001044486A (ja) | 赤外線検出器 | |
US11374040B1 (en) | Pixel arrays including heterogenous photodiode types | |
JP2705594B2 (ja) | 赤外線検出素子 | |
US20210333420A1 (en) | High-performance radiation detectors and methods of fabricating thereof | |
JP2645460B2 (ja) | 受光素子の製造方法 | |
US5497029A (en) | Tin-indium antimonide infrared detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |