JPH10223880A - 量子井戸型光検知器 - Google Patents
量子井戸型光検知器Info
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- JPH10223880A JPH10223880A JP9028643A JP2864397A JPH10223880A JP H10223880 A JPH10223880 A JP H10223880A JP 9028643 A JP9028643 A JP 9028643A JP 2864397 A JP2864397 A JP 2864397A JP H10223880 A JPH10223880 A JP H10223880A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量子井戸型光検知器に関し、量子井戸型光検
知器に於いて、微細パターンの形成を必要とすることな
く、結合効率を大きく改善できるようにする。 【解決手段】 基板１１上に積層形成され両面を第一の
コンタクト層１２及び第二のコンタクト層１４に挟まれ
て光を検知するＭＱＷ層１３、基板１１の表出面側に形
成された集光用のマイクロ・レンズ１１Ａ及びマイクロ
・レンズ１１Ａと反対側の第二のコンタクト層１４に於
ける表面から先端が少なくとも前記ＭＱＷ層１３に達し
ている光反射用の凹所１２Ａを備える。
知器に於いて、微細パターンの形成を必要とすることな
く、結合効率を大きく改善できるようにする。 【解決手段】 基板１１上に積層形成され両面を第一の
コンタクト層１２及び第二のコンタクト層１４に挟まれ
て光を検知するＭＱＷ層１３、基板１１の表出面側に形
成された集光用のマイクロ・レンズ１１Ａ及びマイクロ
・レンズ１１Ａと反対側の第二のコンタクト層１４に於
ける表面から先端が少なくとも前記ＭＱＷ層１３に達し
ている光反射用の凹所１２Ａを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＧａＡｓと
ＡｌＧａＡｓなど、エネルギ・バンド・ギャップを異に
する半導体を積層して量子井戸を形成し、量子化レベル
間の遷移を利用して赤外線などの光を検出する量子井戸
型光検知器の改良に関する。
ＡｌＧａＡｓなど、エネルギ・バンド・ギャップを異に
する半導体を積層して量子井戸を形成し、量子化レベル
間の遷移を利用して赤外線などの光を検出する量子井戸
型光検知器の改良に関する。
【０００２】前記量子井戸型光検知器は、ＨｇＣｄＴｅ
やＩｎＳｂなどの狭エネルギ・バンド・ギャップの材料
を用いる必要がなく、ＧａＡｓ系半導体で熟成された成
長技術やプロセス技術を利用できるので、製造性や制御
性の面で優れ、大規模のセンサを実現するのに好適なの
であるが、結合効率の点で欠点があるので、その問題を
解消する必要があり、本発明に依れば、それに対処する
一手段を提供することができる。
やＩｎＳｂなどの狭エネルギ・バンド・ギャップの材料
を用いる必要がなく、ＧａＡｓ系半導体で熟成された成
長技術やプロセス技術を利用できるので、製造性や制御
性の面で優れ、大規模のセンサを実現するのに好適なの
であるが、結合効率の点で欠点があるので、その問題を
解消する必要があり、本発明に依れば、それに対処する
一手段を提供することができる。
【０００３】
【従来の技術】一般に、量子井戸型光検知器は、量子井
戸内の電子は、結晶の成長方向に拘束され、結晶層の面
内では自由である。
戸内の電子は、結晶の成長方向に拘束され、結晶層の面
内では自由である。
【０００４】従って、入射した光のうち、結晶の成長方
向の電界成分としか結合せず、換言すると、検知器をな
す結晶層の面に沿う方向、即ち、水平な方向の光のみ結
合して吸収できるのであるが、結晶層の面に垂直に入射
した光は検出することはできない。
向の電界成分としか結合せず、換言すると、検知器をな
す結晶層の面に沿う方向、即ち、水平な方向の光のみ結
合して吸収できるのであるが、結晶層の面に垂直に入射
した光は検出することはできない。
【０００５】従って、そのままでは、実際上の役には立
たないので、単一の光検知器では、光を斜め方向から入
射させる手段がとられ、また、アレイ状光検知器では、
光格子（グレーティング）或いはランダム格子などを用
い、光を散乱させることで角度を変化させ、結合効率を
改善して高感度化を図っている。
たないので、単一の光検知器では、光を斜め方向から入
射させる手段がとられ、また、アレイ状光検知器では、
光格子（グレーティング）或いはランダム格子などを用
い、光を散乱させることで角度を変化させ、結合効率を
改善して高感度化を図っている。
【０００６】図１４は光格子を用いた従来の光検知器を
表す要部説明図であって、１はＧａＡｓコンタクト層、
２はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）
層、３は半導体光格子、４は入射光、５は電界をそれぞ
れ示している。
表す要部説明図であって、１はＧａＡｓコンタクト層、
２はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）
層、３は半導体光格子、４は入射光、５は電界をそれぞ
れ示している。
【０００７】図に於いて、入射光４は、光検知器に垂直
に入射しているが光格子３の作用で散乱され、実質的に
入射角度が変化しているので、結合効率を改善できるこ
とが明らかである。
に入射しているが光格子３の作用で散乱され、実質的に
入射角度が変化しているので、結合効率を改善できるこ
とが明らかである。
【０００８】図１５は全吸収断面積（単一電子吸収断面
積σ×全ドーピング面密度ｎ２d ）と量子効率との関係
を表す線図であり、横軸には全吸収断面積ｎ2dσを、ま
た、縦軸には量子効率ＱＥをそれぞれ採ってあり、更に
また、図には、記号（Ａ）を付与して図１４について説
明した光検知器が表され、そして、記号（Ｂ）を付与し
てランダム格子を用いた光検知器を付記してある（要す
れば、「Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ．ｖｏｌ．２７４４
ｐｐ．１９３−２０６（１９９６）」、を参照）。
積σ×全ドーピング面密度ｎ２d ）と量子効率との関係
を表す線図であり、横軸には全吸収断面積ｎ2dσを、ま
た、縦軸には量子効率ＱＥをそれぞれ採ってあり、更に
また、図には、記号（Ａ）を付与して図１４について説
明した光検知器が表され、そして、記号（Ｂ）を付与し
てランダム格子を用いた光検知器を付記してある（要す
れば、「Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ．ｖｏｌ．２７４４
ｐｐ．１９３−２０６（１９９６）」、を参照）。
【０００９】図１５に於ける（Ｂ）に表された光検知器
は、（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。
は、（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。
【００１０】（Ｂ）の光検知器に於ける６がランダム格
子であり、入射光は、ランダム格子６に依って、（Ａ）
の場合と同様、散乱されるので、結合効率は改善され
る。
子であり、入射光は、ランダム格子６に依って、（Ａ）
の場合と同様、散乱されるので、結合効率は改善され
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１４や図１５に見ら
れる光格子やランダム格子に於いては、入射した光を回
折させる為には、格子の寸法を入射光に於ける波長の１
／２〜１／４にしなければならず、従って、１０〔μ
ｍ〕帯の赤外線であっても１．５〔μｍ〕〜０．７〔μ
ｍ〕のパターンを形成することが必要となり、このよう
な微細な寸法のパターン形成が困難であることは云うま
でもない。
れる光格子やランダム格子に於いては、入射した光を回
折させる為には、格子の寸法を入射光に於ける波長の１
／２〜１／４にしなければならず、従って、１０〔μ
ｍ〕帯の赤外線であっても１．５〔μｍ〕〜０．７〔μ
ｍ〕のパターンを形成することが必要となり、このよう
な微細な寸法のパターン形成が困難であることは云うま
でもない。
【００１２】本発明は、量子井戸型光検知器に於いて、
微細パターンの形成を必要とすることなく、結合効率を
大きく改善できるようにする。
微細パターンの形成を必要とすることなく、結合効率を
大きく改善できるようにする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、各検知素子
毎に、入射光を集光する手段、及び、集光した光を略層
方向に反射する手段をもつことが基本になっていて、集
光する手段としては、マイクロ・レンズやフレネル・レ
ンズを用い、また、反射する手段としては、半導体を異
方性エッチングして形成した三角錐或いは四角錐を用い
る。
毎に、入射光を集光する手段、及び、集光した光を略層
方向に反射する手段をもつことが基本になっていて、集
光する手段としては、マイクロ・レンズやフレネル・レ
ンズを用い、また、反射する手段としては、半導体を異
方性エッチングして形成した三角錐或いは四角錐を用い
る。
【００１４】前記したところから、本発明に依る量子井
戸型光検知器に於いては、 （１）基板（例えば基板１１）上に積層形成され両面を
コンタクト層（例えば第一のコンタクト層１２及び第二
のコンタクト層１４）に挟まれて光を検知する量子井戸
層（例えばＭＱＷ層１３）と、前記基板の表出面側に形
成された集光用レンズ（例えばマイクロ・レンズ１１
Ａ）及び該集光用レンズと反対側のコンタクト層表面か
ら先端が少なくとも前記量子井戸層に達している光反射
用凹所（例えば凹所１２Ａ或いは１２Ｂ）とを備えてな
ることを特徴とするか、又は、
戸型光検知器に於いては、 （１）基板（例えば基板１１）上に積層形成され両面を
コンタクト層（例えば第一のコンタクト層１２及び第二
のコンタクト層１４）に挟まれて光を検知する量子井戸
層（例えばＭＱＷ層１３）と、前記基板の表出面側に形
成された集光用レンズ（例えばマイクロ・レンズ１１
Ａ）及び該集光用レンズと反対側のコンタクト層表面か
ら先端が少なくとも前記量子井戸層に達している光反射
用凹所（例えば凹所１２Ａ或いは１２Ｂ）とを備えてな
ることを特徴とするか、又は、
【００１５】（２）前記（１）に於いて、光反射用凹所
内に光反射膜（例えば金属膜２３）が形成されてなるこ
とを特徴とするか、又は、
内に光反射膜（例えば金属膜２３）が形成されてなるこ
とを特徴とするか、又は、
【００１６】（３）前記（１）又は（２）に於いて、集
光用レンズがフレネル・レンズ（例えばフレネル・レン
ズ１８）であることを特徴とするか、又は、
光用レンズがフレネル・レンズ（例えばフレネル・レン
ズ１８）であることを特徴とするか、又は、
【００１７】（４）前記（１）乃至（３）の何れか１に
於いて、基板の面指数が（１００）であって且つ光反射
用凹所が四角錐（例えば四角錐をなす反射面１５）をな
していることを特徴とするか、又は、
於いて、基板の面指数が（１００）であって且つ光反射
用凹所が四角錐（例えば四角錐をなす反射面１５）をな
していることを特徴とするか、又は、
【００１８】（５）前記（１）乃至（３）の何れか１に
於いて、基板の面指数が（１１１）であって且つ光反射
用凹所が三角錐（例えば三角錐をなす反射面１９）をな
していることを特徴とするか、又は、
於いて、基板の面指数が（１１１）であって且つ光反射
用凹所が三角錐（例えば三角錐をなす反射面１９）をな
していることを特徴とするか、又は、
【００１９】（６）前記（１）乃至（５）の何れか１に
於いて、集光用レンズに依る結像位置に対応して光反射
用凹所が形成されてなること（例えば図１３を参照）を
特徴とするか、又は、
於いて、集光用レンズに依る結像位置に対応して光反射
用凹所が形成されてなること（例えば図１３を参照）を
特徴とするか、又は、
【００２０】（７）前記（１）乃至（６）の何れか１に
於いて、集光用レンズ及び光を検知する量子井戸層及び
光反射用凹所からなる単位が一次元或いは二次元に配列
されてアレイをなすこと（例えば図１１及び図１２を参
照）を特徴とするか、又は、
於いて、集光用レンズ及び光を検知する量子井戸層及び
光反射用凹所からなる単位が一次元或いは二次元に配列
されてアレイをなすこと（例えば図１１及び図１２を参
照）を特徴とするか、又は、
【００２１】（８）前記（７）に於いて、単位が電気的
に共通接続されて大面積化された光検知器であること
（例えば図１１を参照）を特徴とするか、又は、
に共通接続されて大面積化された光検知器であること
（例えば図１１を参照）を特徴とするか、又は、
【００２２】（９）前記（７）に於いて、単位が素子間
分離構造で電気的に分離されて独立に制御可能な光検知
器であること（例えば図１２を参照）を特徴とする。
分離構造で電気的に分離されて独立に制御可能な光検知
器であること（例えば図１２を参照）を特徴とする。
【００２３】前記手段を採ることに依り、各検知素子に
入射する光は集光手段に依って集光され、そして、反射
手段に依って光を量子井戸に対して浅い角度で入射させ
ることができるので、結合効率を向上させることがで
き、しかも、その構成を実現するには、微細加工など、
面倒な手段は一切不要である。
入射する光は集光手段に依って集光され、そして、反射
手段に依って光を量子井戸に対して浅い角度で入射させ
ることができるので、結合効率を向上させることがで
き、しかも、その構成を実現するには、微細加工など、
面倒な手段は一切不要である。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に於ける実施の形態
１を説明する為の量子井戸型光検知器を表す要部斜面図
である。
１を説明する為の量子井戸型光検知器を表す要部斜面図
である。
【００２５】図に於いて、１１は基板、１１Ａはマイク
ロ・レンズ、１２は第一のコンタクト層、１３はＭＱＷ
層、１４は第二のコンタクト層、１５は四角錐をなす反
射面をそれぞれ示している。
ロ・レンズ、１２は第一のコンタクト層、１３はＭＱＷ
層、１４は第二のコンタクト層、１５は四角錐をなす反
射面をそれぞれ示している。
【００２６】図２乃至図５は実施の形態１を製造する場
合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、これ等の図を参照
しつつ説明する。
合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、これ等の図を参照
しつつ説明する。
【００２７】図２（Ａ）参照 ２−（１） 例えば、分子線エピタキシャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌａ
ｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を適用する
ことに依り、基板１１上に第一のコンタクト層１２、Ｍ
ＱＷ層１３、第二のコンタクト層１４を形成する。
ｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を適用する
ことに依り、基板１１上に第一のコンタクト層１２、Ｍ
ＱＷ層１３、第二のコンタクト層１４を形成する。
【００２８】２−（２） ここで、前記各半導体部分について、主要なデータを例
示すると次の通りである。 （１） 基板１１について 材料：ＧａＡｓ 面指数：（１００） 厚さ：１００〔μｍ〕
示すると次の通りである。 （１） 基板１１について 材料：ＧａＡｓ 面指数：（１００） 厚さ：１００〔μｍ〕
【００２９】（２） 第一のコンタクト層１２について 材料：ｎ−ＧａＡｓ 不純物濃度：１×１０17〔cm-3〕 厚さ：１〔μｍ〕
【００３０】（３） ＭＱＷ層１３について バリヤ層と井戸層との５０周期分の積層体 ○ バリヤ層 材料：ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ （ｘ＝例えば０．３） 厚さ：５００〔Å〕 ○ 井戸層 材料：ｎ−ＧａＡｓ 厚さ：５０〔Å〕
【００３１】（４） 第二のコンタクト層１４について 材料：ｎ−ＧａＡｓ 不純物濃度：１×１０17〔cm-3〕 厚さ：１〔μｍ〕
【００３２】図２（Ｂ）参照 ２−（３） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、表面側、即ち、第二のコンタクト層１４
の表面に四角錐をなす凹所を形成する為のマスクとなる
開口１６Ａをもつレジスト膜１６を形成する。
ることに依り、表面側、即ち、第二のコンタクト層１４
の表面に四角錐をなす凹所を形成する為のマスクとなる
開口１６Ａをもつレジスト膜１６を形成する。
【００３３】図３（Ａ）参照 ３−（１） エッチャントをＣＨ3 ＯＨ＋Ｂｒ2 とするウエット・エ
ッチング法を適用することに依り、レジスト膜１６をマ
スクとし、異方性エッチングを行なって、表面から第一
のコンタクト層１２に達する凹所１２Ａを形成する。
ッチング法を適用することに依り、レジスト膜１６をマ
スクとし、異方性エッチングを行なって、表面から第一
のコンタクト層１２に達する凹所１２Ａを形成する。
【００３４】この場合、基板１１の主面に於ける面指数
が（１００）であることから、当然、各半導体の主面に
於ける面指数も（１００）となるので、前記エッチャン
トを用いて異方性エッチングを行なった場合、得られる
凹所１２Ａは四角錐となる。
が（１００）であることから、当然、各半導体の主面に
於ける面指数も（１００）となるので、前記エッチャン
トを用いて異方性エッチングを行なった場合、得られる
凹所１２Ａは四角錐となる。
【００３５】図３（Ｂ）参照 ３−（２） 真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば３００
０〔Å〕のＡｕからなる反射膜（図示せず）を形成す
る。尚、入射光に対する凹所１２Ａの角度を適切に選択
し、全反射が起こるようにすれば、反射膜は不要であ
る。
０〔Å〕のＡｕからなる反射膜（図示せず）を形成す
る。尚、入射光に対する凹所１２Ａの角度を適切に選択
し、全反射が起こるようにすれば、反射膜は不要であ
る。
【００３６】３−（３） 凹所１２Ａを形成した際のマスクとして用いたレジスト
膜１６を除去すると反射面１５をもつ凹所１２Ａが完成
され、その四角錐をなす凹所１２Ａの一辺は例えば４．
５〔μｍ〕、深さは例えば４〔μｍ〕である。
膜１６を除去すると反射面１５をもつ凹所１２Ａが完成
され、その四角錐をなす凹所１２Ａの一辺は例えば４．
５〔μｍ〕、深さは例えば４〔μｍ〕である。
【００３７】図４（Ａ）参照 ４−（１） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、裏面側、即ち、基板１１の裏面にマイク
ロ・レンズを形成する為のマスクとなる直径が例えば５
０〔μｍ〕のレジスト膜１７を形成する。
ることに依り、裏面側、即ち、基板１１の裏面にマイク
ロ・レンズを形成する為のマスクとなる直径が例えば５
０〔μｍ〕のレジスト膜１７を形成する。
【００３８】図４（Ｂ）参照 ４−（２） 熱処理を行ない、レジスト膜１７を軟化させて、その形
状を所要のマイクロ・レンズと同形状にする。
状を所要のマイクロ・レンズと同形状にする。
【００３９】図５参照 ５−（１） エッチング・ガスを塩素を含むガス（例えば、ＳｉＣｌ
4 ）とするドライ・エッチング法を適用することに依
り、レジスト膜１７を含めた基板１１の全面をエッチン
グし、レジスト膜１７が無くなるまで継続することに依
って、基板１１には、マイクロ・レンズ１１Ａが形成さ
れる。
4 ）とするドライ・エッチング法を適用することに依
り、レジスト膜１７を含めた基板１１の全面をエッチン
グし、レジスト膜１７が無くなるまで継続することに依
って、基板１１には、マイクロ・レンズ１１Ａが形成さ
れる。
【００４０】５−（２） この後、通常の技法を適用することに依り、電極を導出
して完成する。
して完成する。
【００４１】図６は本発明に於ける実施の形態２を説明
する為の量子井戸型光検知器を表す要部斜面図であり、
図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或い
は同じ意味を持つものとする。
する為の量子井戸型光検知器を表す要部斜面図であり、
図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或い
は同じ意味を持つものとする。
【００４２】実施の形態２が実施の形態１と相違すると
ころは、集光する手段としてフレネル・レンズ１８を、
また、反射する手段として三角錐をなす反射面１９を用
いているところである。
ころは、集光する手段としてフレネル・レンズ１８を、
また、反射する手段として三角錐をなす反射面１９を用
いているところである。
【００４３】図７乃至図９は実施の形態２を製造する場
合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、これ等の図を参照
しつつ説明する。尚、実施の形態２は、フレネル・レン
ズ１８並びに三角錐の反射面１９以外は実施の形態１と
同じであるから、同じ部分に関する説明は省略する。
合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、これ等の図を参照
しつつ説明する。尚、実施の形態２は、フレネル・レン
ズ１８並びに三角錐の反射面１９以外は実施の形態１と
同じであるから、同じ部分に関する説明は省略する。
【００４４】図７（Ａ）参照 ７−（１） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、表面側、即ち、第二のコンタクト層１４
の表面に三角錐をなす凹所を形成する為のマスクとなる
開口２０Ａをもつレジスト膜２０を形成する。
ることに依り、表面側、即ち、第二のコンタクト層１４
の表面に三角錐をなす凹所を形成する為のマスクとなる
開口２０Ａをもつレジスト膜２０を形成する。
【００４５】図７（Ｂ）参照 ７−（２） ウエット・エッチング法を適用することに依り、レジス
ト膜２０をマスクとし、異方性エッチングを行なって、
表面から第一のコンタクト層１２に達する凹所１２Ｂを
形成する。
ト膜２０をマスクとし、異方性エッチングを行なって、
表面から第一のコンタクト層１２に達する凹所１２Ｂを
形成する。
【００４６】この場合、基板１１の主面に於ける面指数
が（１１１）であることから、当然、各半導体の主面に
於ける面指数も（１１１）となるので、前記エッチャン
トを用いて異方性エッチングを行なった場合、得られる
凹所１２Ｂは三角錐となる。
が（１１１）であることから、当然、各半導体の主面に
於ける面指数も（１１１）となるので、前記エッチャン
トを用いて異方性エッチングを行なった場合、得られる
凹所１２Ｂは三角錐となる。
【００４７】７−（３） 真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば３００
０〔Å〕のＡｕからなる反射膜（図示せず）を形成す
る。
０〔Å〕のＡｕからなる反射膜（図示せず）を形成す
る。
【００４８】７−（４） 凹所１２Ｂを形成した際のマスクとして用いたレジスト
膜２０を除去すると反射面１９をもつ凹所１２Ｂが完成
される。
膜２０を除去すると反射面１９をもつ凹所１２Ｂが完成
される。
【００４９】図８（Ａ）参照 ８−（１） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、裏面側、即ち、基板１１の裏面にフレネ
ル・レンズを形成する為のマスクとなる同心円状のレジ
スト膜２１を形成する。
ることに依り、裏面側、即ち、基板１１の裏面にフレネ
ル・レンズを形成する為のマスクとなる同心円状のレジ
スト膜２１を形成する。
【００５０】図８（Ｂ）参照 ８−（２） ドライ・エッチング法を適用することに依り、表出され
ている基板１１の裏面をエッチングし、同心円状の凹凸
を形成する。
ている基板１１の裏面をエッチングし、同心円状の凹凸
を形成する。
【００５１】図９参照 ９−（１） 以後、フレネル・レンズを形成するのに必要な露光マス
クを用い、前記工程８−（１）及び８−（２）を繰り返
すことに依って、所要のパターンをもつフレネル・レン
ズ１８が形成される。
クを用い、前記工程８−（１）及び８−（２）を繰り返
すことに依って、所要のパターンをもつフレネル・レン
ズ１８が形成される。
【００５２】９−（２） この後、通常の技法を適用することに依り、電極を導出
して完成する。
して完成する。
【００５３】図１０はマイクロ・レンズと四角錐とを組
み合わせた図１乃至図５について説明した実施の形態１
である光検知器に於ける平行光線の入射光路を説明する
為の要部切断側面図であり、図１乃至図５に於いて用い
た記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
み合わせた図１乃至図５について説明した実施の形態１
である光検知器に於ける平行光線の入射光路を説明する
為の要部切断側面図であり、図１乃至図５に於いて用い
た記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
【００５４】図に於いて、２２は絶縁膜、２２Ａは電極
コンタクト領域、２３は金属膜（反射面）、Ｌは入射光
をそれぞれ示し、絶縁膜２２は、例えばＳｉＮやＳｉＯ
Ｎを用いることができ、また、金属膜２３としてはＡｕ
を用いている。
コンタクト領域、２３は金属膜（反射面）、Ｌは入射光
をそれぞれ示し、絶縁膜２２は、例えばＳｉＮやＳｉＯ
Ｎを用いることができ、また、金属膜２３としてはＡｕ
を用いている。
【００５５】図から明らかなように、平行光線である入
射光Ｌは、マイクロ・レンズ１１Ａで集光され、四角錐
の反射面１５で反射され、検知層、即ち、ＭＱＷ層１３
中を極めて浅い角度をもって透過していることが看取さ
れよう。
射光Ｌは、マイクロ・レンズ１１Ａで集光され、四角錐
の反射面１５で反射され、検知層、即ち、ＭＱＷ層１３
中を極めて浅い角度をもって透過していることが看取さ
れよう。
【００５６】図１１は図１０について説明した光検知器
を大面積化した実施の形態３を表す要部切断側面図であ
り、図１乃至図５及び図１０に於いて用いた記号と同記
号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
を大面積化した実施の形態３を表す要部切断側面図であ
り、図１乃至図５及び図１０に於いて用いた記号と同記
号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５７】図に於いて、２４及び２５は電極位置を指
示していて、その具体的な電極は、半導体分野で多用さ
れている既知の技術を利用して容易に構成することが可
能である。尚、この実施の形態は、図１０について説明
した光検知器をアレイ状に配設した構成になっているこ
とは、図に見られる通りである。
示していて、その具体的な電極は、半導体分野で多用さ
れている既知の技術を利用して容易に構成することが可
能である。尚、この実施の形態は、図１０について説明
した光検知器をアレイ状に配設した構成になっているこ
とは、図に見られる通りである。
【００５８】図１２は本発明に於ける実施の形態４を説
明する為の量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図で
あり、図１乃至図１１に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、また、
（Ａ）は全体を表し、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大して
詳細に表してある。
明する為の量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図で
あり、図１乃至図１１に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、また、
（Ａ）は全体を表し、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大して
詳細に表してある。
【００５９】図に於いて、２６は素子間分離溝、２７は
電極をそれぞれ示していて、図に見られる通り、この実
施の形態４は、図１０について説明した光検知器と異な
り、光検知器が、素子間分離溝２６で分離され、それぞ
れ独立した単一の光検知素子のアレイで構成されてい
る。従って、各光検知素子毎に電極２７が形成されてい
る。
電極をそれぞれ示していて、図に見られる通り、この実
施の形態４は、図１０について説明した光検知器と異な
り、光検知器が、素子間分離溝２６で分離され、それぞ
れ独立した単一の光検知素子のアレイで構成されてい
る。従って、各光検知素子毎に電極２７が形成されてい
る。
【００６０】図１３は本発明に於ける実施の形態５を説
明する為の量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図で
あり、図１乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
明する為の量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図で
あり、図１乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６１】図に於いて、２８は遮光部分、２９は開口
部分をそれぞれ示していて、この光検知装置には、図１
２について説明した光検知器を用い、結像光学系の特性
を考慮してマイクロ・レンズ１１Ａや反射面１５の配置
を選択する。
部分をそれぞれ示していて、この光検知装置には、図１
２について説明した光検知器を用い、結像光学系の特性
を考慮してマイクロ・レンズ１１Ａや反射面１５の配置
を選択する。
【００６２】図示の光検知装置では、入射光線の角度が
異なる為、マイクロ・レンズ１１Ａで集光される光の位
置がアレイ内で異なるので、例えば、四角錐からなる反
射面１５の位置を適切に設定する必要があり、図示例で
は、開口１９の中心から離れるにつれて光検知素子の中
心からずれていることが看取されよう。
異なる為、マイクロ・レンズ１１Ａで集光される光の位
置がアレイ内で異なるので、例えば、四角錐からなる反
射面１５の位置を適切に設定する必要があり、図示例で
は、開口１９の中心から離れるにつれて光検知素子の中
心からずれていることが看取されよう。
【００６３】
【発明の効果】本発明に依る量子井戸型光検知器に於い
ては、基板上に積層形成され両面をコンタクト層に挟ま
れて光を検知する量子井戸層と、基板の表出面側に形成
された集光用レンズ及び該集光用レンズと反対側のコン
タクト層表面から先端が少なくとも前記量子井戸層に達
している光反射用凹所とを備える。
ては、基板上に積層形成され両面をコンタクト層に挟ま
れて光を検知する量子井戸層と、基板の表出面側に形成
された集光用レンズ及び該集光用レンズと反対側のコン
タクト層表面から先端が少なくとも前記量子井戸層に達
している光反射用凹所とを備える。
【００６４】前記構成を採ることに依り、各検知素子に
入射する光は集光手段に依って集光され、そして、反射
手段に依って光を量子井戸に対して浅い角度で入射させ
ることができるので、結合効率を向上させることがで
き、しかも、その構成を実現するには、微細加工など、
面倒な手段は一切不要である。
入射する光は集光手段に依って集光され、そして、反射
手段に依って光を量子井戸に対して浅い角度で入射させ
ることができるので、結合効率を向上させることがで
き、しかも、その構成を実現するには、微細加工など、
面倒な手段は一切不要である。
【図１】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の量
子井戸型光検知器を表す要部斜面図である。
子井戸型光検知器を表す要部斜面図である。
【図２】実施の形態１を製造する場合を説明する為の工
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。
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】実施の形態１を製造する場合を説明する為の工
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。
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４】実施の形態１を製造する場合を説明する為の工
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。
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５】実施の形態１を製造する場合を説明する為の工
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。
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６】本発明に於ける実施の形態２を説明する為の量
子井戸型光検知器を表す要部斜面図である。
子井戸型光検知器を表す要部斜面図である。
【図７】実施の形態２を製造する場合を説明する為の工
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。
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８】実施の形態２を製造する場合を説明する為の工
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。
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９】実施の形態２を製造する場合を説明する為の工
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。
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１０】マイクロ・レンズと四角錐とを組み合わせた
図１乃至図５について説明した実施の形態１である光検
知器に於ける平行光線の入射光路を説明する為の要部切
断側面図である。
図１乃至図５について説明した実施の形態１である光検
知器に於ける平行光線の入射光路を説明する為の要部切
断側面図である。
【図１１】図１０について説明した光検知器を大面積化
した実施の形態３を表す要部切断側面図である。
した実施の形態３を表す要部切断側面図である。
【図１２】本発明に於ける実施の形態４を説明する為の
量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。
量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。
【図１３】本発明に於ける実施の形態５を説明する為の
量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。
量子井戸型光検知器を表す要部切断側面図である。
【図１４】光格子を用いた従来の光検知器を表す要部説
明図である。
明図である。
【図１５】全吸収断面積と量子効率との関係を表す線図
である。
である。
１１ 基板 １１Ａ マイクロ・レンズ １２ 第一のコンタクト層 １２Ａ及び１２Ｂ 凹所 １３ ＭＱＷ層 １４ 第二のコンタクト層 １５ 四角錐をなす反射面 １６ レジスト膜 １６Ａ 開口 １７ レジスト膜 １８ フレネル・レンズ １９ 三角錐をなす反射面 ２０ レジスト膜 ２０Ａ 開口 ２１ レジスト膜 ２２ 絶縁膜 ２２Ａ 電極コンタクト領域 ２３ 金属膜（反射面） ２４及び２５ 電極位置 ２６ 素子間分離溝 ２７ 電極 ２８ 遮光部分 ２９ 開口部分 Ｌ 入射光
Claims (9)
- 【請求項１】基板上に積層形成され両面をコンタクト層
に挟まれて光を検知する量子井戸層と、 前記基板の表出面側に形成された集光用レンズ及び該集
光用レンズと反対側のコンタクト層表面から先端が少な
くとも前記量子井戸層に達している光反射用凹所とを備
えてなることを特徴とする量子井戸型光検知器。 - 【請求項２】光反射用凹所内に光反射膜が形成されてな
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。 - 【請求項３】集光用レンズがフレネル・レンズであるこ
とを特徴とする請求項１或いは２記載の量子井戸型光検
知器。 - 【請求項４】基板の面指数が（１００）であって且つ光
反射用凹所が四角錐をなしていることを特徴とする請求
項１乃至３の何れか１記載の量子井戸型検知器。 - 【請求項５】基板の面指数が（１１１）であって且つ光
反射用凹所が三角錐をなしていることを特徴とする請求
項１乃至３の何れか１記載の量子井戸型検知器。 - 【請求項６】集光用レンズに依る結像位置に対応して光
反射用凹所が形成されてなることを特徴とする請求項１
乃至５の何れか１記載の量子井戸型光検知器。 - 【請求項７】集光用レンズ及び光を検知する量子井戸層
及び光反射用凹所からなる単位が一次元或いは二次元に
配列されてアレイをなすことを特徴とする請求項１乃至
６の何れか１記載の量子井戸型光検知器。 - 【請求項８】単位が電気的に共通接続されて大面積化さ
れた光検知器であることを特徴とする請求項７記載の量
子井戸型光検知器。 - 【請求項９】単位が素子間分離構造で電気的に分離され
て独立に制御可能な光検知器であることを特徴とする請
求項７記載の量子井戸型光検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02864397A JP3911647B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 量子井戸型光検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02864397A JP3911647B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 量子井戸型光検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223880A true JPH10223880A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3911647B2 JP3911647B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=12254208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02864397A Expired - Fee Related JP3911647B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 量子井戸型光検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3911647B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183390A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体受光素子及びその製造方法 |
| JPWO2006095834A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2008-08-21 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 光デバイス及び光デバイスの製造方法 |
| KR20120036801A (ko) * | 2009-06-05 | 2012-04-18 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 센서, 반도체 기판 및 반도체 기판의 제조 방법 |
| JP2015530739A (ja) * | 2012-08-03 | 2015-10-15 | ホーヤ コーポレイション ユーエスエイＨｏｙａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｕｓａ | 光電子コンポーネント、光学コンポーネント又はフォトニック・コンポーネント用のサブマウント |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP02864397A patent/JP3911647B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183390A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体受光素子及びその製造方法 |
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| KR20120036801A (ko) * | 2009-06-05 | 2012-04-18 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 센서, 반도체 기판 및 반도체 기판의 제조 방법 |
| JP2015530739A (ja) * | 2012-08-03 | 2015-10-15 | ホーヤ コーポレイション ユーエスエイＨｏｙａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｕｓａ | 光電子コンポーネント、光学コンポーネント又はフォトニック・コンポーネント用のサブマウント |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3911647B2 (ja) | 2007-05-09 |
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