JPH08236801A - 多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法 - Google Patents

多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法

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JPH08236801A
JPH08236801A JP8006833A JP683396A JPH08236801A JP H08236801 A JPH08236801 A JP H08236801A JP 8006833 A JP8006833 A JP 8006833A JP 683396 A JP683396 A JP 683396A JP H08236801 A JPH08236801 A JP H08236801A
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JP
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quantum well
substrate
sensing
layer
normal incidence
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JP8006833A
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English (en)
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Seichoru Ko
聖▲チョル▼ 洪
Daiki Cho
台煕 趙
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 別途の付帯装置がなくとも赤外線検知素子に
対して垂直入射される光を効率的で感度高く検知できる
多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子、およびそれを
経済的に製造できる製造方法を提供する。 【解決手段】 上面に異方性傾斜面が形成された基板4
1と、基板41の異方性傾斜面上に形成され垂直入射さ
れた光を検知するため表面内部が下向きに傾斜されるよ
うに形成された多重量子ウェル42と、多重量子ウェル
42の上端と下端に形成されて接地電極と感知電極を付
設するための接地層43および感知層44と、接地層4
3および感知層44に付着形成された接地電極45およ
び感知電極46とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重量子ウェル垂
直入射赤外線検知素子(multiple quantum wellinfrared
photodetector) およびその製造方法に関し、より詳し
くは、別途の付帯装置なしに赤外線検知素子面に対して
垂直入射される光を効率的に検知できる多重量子ウェル
垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多重量子ウェル赤外線検知素子は、シリ
サイドショットキー(SilicideSchottky) 検知素子に比
べて量子効率が非常に高く、MCT(HgCdTe)赤
外線検知素子に比べて検知素子の材料が取り扱い易く、
価格も低廉で、従来のシリコン(Si)またはガリウム
砒素(GaAs)基板をそのまま用いることができると
いう長所を有している。
【0003】しかしながら、多重量子ウェル赤外線検知
素子は多重量子ウェルの成長方向と一致する方向を有す
る偏光、すなわち多重量子ウェル表面の垂直偏光にのみ
対して敏感に作用する特性を有しているので、水平偏光
成分のみが存在する多重量子ウェルの表面に垂直入射さ
れる光は、効率的に検知できないという短所を有してい
た。
【0004】前記従来の多重量子ウェル赤外線検知素子
の問題点を、多重量子ウェルの成長方向と入射される光
の偏光成分との関係に重点をおいて、添付図面を参照し
て具体的に説明すると、次の通りである。図1に示すよ
うに、従来の赤外線検知素子は、基板11上に多重量子
ウェル12を形成し、この多重量子ウェル12の上下面
に、感知層18および接地層17を形成することにより
構成されており、多重量子ウェル12の側面に垂直入射
された光15に対しては、その光15の水平偏光成分1
6により光15を効果的に検知できる反面、多重量子ウ
ェル12の上面に垂直入射された光13、すなわち垂直
偏光成分と水平偏光成分の中で水平偏光成分14のみが
多量に存在する光13に対しては、多重量子ウェル12
自体が多重量子ウェル12の成長方向と一致する方向の
偏光にのみ対して敏感に作用するため、検知効率が非常
に低下するという問題点を有していた。
【0005】従って、多重量子ウェル赤外線検知素子の
垂直方向に入射される光を効率的に検知できる赤外線検
知素子を製造するために多様な試みが行なわれており、
かかる従来の技術は、次のような文献に開示されてい
る。レビン(B.F.Levine)は、光を多重量子ウェル赤外線
検知素子の後面から垂直入射させ、多重量子ウェル赤外
線検知素子の上面に回折格子を設けて乱反射を起こした
後、乱反射により発生された光の垂直偏光成分を用いて
光を感知する赤外線検知素子を開示している[G.Sarusi
et al., Appl.Phys.Lett.,64(8):960(1994)参照]。
【0006】しかしながら、上記従来の技術は、多重量
子ウェル赤外線検知素子とは別途に回折格子を構成しな
ければならないので、製造工程が複雑で製造経費が増加
するだけでなく、乱反射された光を感知しなければなら
ないので、感知効率が低下するという問題点を有してい
た。
【0007】一方、J.S.Park等は多重量子ウェ
ルの後面の一端を斜めに構成し、光を後面に傾斜される
ように入射させ、発生する光の垂直偏光成分を用いて光
を感知する赤外線検知素子を開示している[J.S.Park e
t al., Appl.Phys.Lett.,61(6):681(1992)参照]。
【0008】しかしながら、上記従来の技術は、多重量
子ウェルの後面を傾けて行列構造を形成するためには、
単位素子ごと後面をエッチングしなければならないの
で、製造工程が非常に複雑で製造経費が増加されるとい
う問題点を有していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、別途の付帯装置が必要なしに
赤外線検知素子に対して垂直入射される光を効率的で感
度高く検知できる多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素
子を提供することを課題としている。
【0010】さらに、本発明の課題は多重量子ウェル垂
直入射赤外線検知素子を経済的に製造できる製造方法を
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素
子は、上面に異方性傾斜面が形成された基板と、前記基
板の異方性傾斜面上に形成され垂直入射された光を検知
するため表面内部が下向きに傾斜されるように形成され
た多重量子ウェルと、前記多重量子ウェルの上端と下端
に形成されて接地電極と感知電極を付設するための接地
層および感知層と、前記接地層および感知層それぞれに
付着形成されて多重量子ウェルにおいての検知された結
果を外部に伝達するための接地電極および感知電極とを
具備することを特徴としている。
【0012】一方、本発明に係る多重量子ウェル垂直入
射赤外線検知素子の製造方法は、基板の上面に異方性傾
斜面が形成されるように基板をエッチングする工程と、
前記異方性傾斜面がエッチングされた基板の上面に接地
層、多重量子ウェルおよび感知層を層の表面内部が下向
きに傾斜されるように形成する工程と、前記接地層が露
出されるように多重量子ウェルおよび感知層をエッチン
グし、接地電極を前記接地層に、感知電極を前記感知層
に蒸着する工程とを具備することを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発
明の一実施形態である多重量子ウェル垂直入射赤外線検
知素子の概略図であって、この赤外線検知素子では、傾
斜面がV溝(V-groove)形態(形状)で形成されて、赤
外線検知素子に垂直入射する光を検知できる構造とされ
ている。この実施形態においては、V溝形態で異方性エ
ッチングされた基板21上に多重量子ウェル22を成長
させることにより、多重量子ウェル22が基板21の上
面と同一にV溝形態で形成され、このように成長された
検知素子内の多重量子ウェル22は、赤外線検知素子に
垂直入射された光23が多重量子ウェル22の傾斜面に
斜めに入射されるため、光23を検知できるようにな
る。なお、多重量子ウェルは、1次元または2次元配列
のいずれでもよい。
【0014】図3は、本発明の他の実施形態に従う多重
量子ウェル垂直入射赤外線検知素子の概略図であって、
この実施形態においては傾斜面をV溝形態で形成する代
わりに、逆四角錘形態(形状)に形成することにより、
赤外線検知素子に対して垂直に入射する光を検知できる
構造としている。この実施形態においては、逆四角錘形
態で異方性エッチングされた基板31上に多重量子ウェ
ル32を成長させることにより、多重量子ウェル32が
基板31の上面と同一に逆四角錘形態で形成され、この
ように成長された多重量子ウェル32によれば、赤外線
検知素子に垂直入射された光33が多重量子ウェル32
の傾斜面に斜めに入射されるため、光33を効果的に感
知できるようになる。
【0015】上記各実施形態においては、多重量子ウェ
ルの傾斜面をV溝形態または逆四角錘形態で形成してい
たが、本発明ではこれら形態に限定されず、多重量子ウ
ェルの表面内部(内側表面)が下向きに傾斜される形態
であれば、いかなる形態で形成してもよい。
【0016】図4の(A)ないし(E)は、図2に示さ
れている本発明の多重量子ウェル赤外線検知素子の製造
過程を示す概略図である。この製造方法では、図4
(A)および図4(B)に示すように、基板40の上面
に異方性傾斜面が形成されるようにV溝形態にエッチン
グして、エッチング基板41を製造した後、図4(C)
のように、エッチングされた基板41の上面に、接地層
43、多重量子ウェル42および感知層44を層の表面
内部が下向きに傾斜されるように順に形成し、多重量子
ウェル42を成長させる。このとき、多重量子ウェル4
2の上端および下端では、金属との抵抗性接触のため多
量の不純物が添加され、厚く成長された接地層43およ
び感知層44が形成されていることが好ましい。その
後、図4(D)に示すように、前記接地層43が露出さ
れるように多重量子ウェル42および感知層44の一部
をエッチングし、接地電極45を前記接地層43に、感
知電極46を前記感知層44に蒸着し、本発明の多重量
子ウェル垂直入射赤外線検知素子を製造する。このと
き、多重量子ウェルの成長およびエッチング方法として
は公知の方法を用いればよい。
【0017】本発明の製造方法により製造された多重量
子ウェル垂直入射赤外線検知素子では、行列面に垂直に
入射された光が、傾斜面を有する多重量子ウェルに傾斜
入射されるように構成されているため、光が入射した場
合に、多重量子ウェルに対して光の垂直偏光成分が多量
に含まれる。したがって、入射された光と吸収層である
多重量子ウェルとの作用長さが長くなる。その結果、傾
斜面を有する多重量子ウェルは、行列面に垂直に入射さ
れた光に対して敏感に反応するから、従来の技術と異な
り、別途の媒質を経なくとも光が多重量子ウェルに直接
吸収され、検知効率の点で優れる。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子によれば、別
途の付帯装置を用いずとも、赤外線検知素子面に対して
垂直入射される光を効率的で感度高く検知できる。ま
た、本発明に係る製造方法によれば、上記のような赤外
線検知素子を経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の多重量子ウェル赤外線検知素子におい
て、光の入射面と光の偏光成分を示す概略図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る多重量子ウェル垂直
入射赤外線検知素子の概略図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る多重量子ウェル垂
直入射赤外線検知素子の概略図である。
【図4】本発明の一実施形態に従う多重量子ウェル垂直
入射赤外線検知素子の製造過程(A)〜(E)を示す概
略図である。
【符号の説明】 21,31,40 基板 22,32,42 多重量子ウェル 23,33 多重量子ウェルの上面に垂直に入射された
光 41 エッチング基板 43 接地層 44 感知層 45 接地電極 46 感知電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に異方性傾斜面が形成された基板
    と、 前記基板の前記異方性傾斜面上に形成され、垂直入射さ
    れた光を検知するため表面内部が下向きに傾斜されるよ
    うに形成された多重量子ウェルと、 前記多重量子ウェルの上端および下端に形成された、接
    地電極と感知電極を付設するための接地層および感知層
    と、 前記接地層および感知層それぞれに付着形成され、前記
    多重量子ウェルにおいて検知された結果を外部に伝達す
    るための接地電極および感知電極とを具備することを特
    徴とする多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子。
  2. 【請求項2】 前記基板および前記多重量子ウェルの傾
    斜面は、V溝形態であることを特徴とする請求項1記載
    の多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子。
  3. 【請求項3】 前記基板および前記多重量子ウェルの傾
    斜面は、逆四角錘形態であることを特徴とする請求項1
    記載の多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子。
  4. 【請求項4】 前記多重量子ウェルは、1次元または2
    次元配列であることを特徴とする請求項1記載の多重量
    子ウェル垂直入射赤外線検知素子。
  5. 【請求項5】 (a)基板の上面に異方性傾斜面が形成
    されるように基板をエッチングする工程と、 (b)前記異方性傾斜面がエッチングされた基板の上面
    に、接地層、多重量子ウェルおよび感知層を、層の表面
    内部が下向きに傾斜されるように形成する工程と、 (c)前記接地層が露出されるように前記多重量子ウェ
    ルおよび前記感知層をエッチングし、接地電極を前記接
    地層に、感知電極を前記感知層に蒸着する工程とを具備
    することを特徴とする多重量子ウェル垂直入射赤外線検
    知素子の製造方法。
JP8006833A 1995-01-18 1996-01-18 多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法 Pending JPH08236801A (ja)

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KR1995787 1995-01-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107180889A (zh) * 2017-06-27 2017-09-19 上海集成电路研发中心有限公司 一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH033268A (ja) * 1989-05-30 1991-01-09 Mitsubishi Electric Corp 赤外線撮像装置及びその製造方法
JPH04219977A (ja) * 1990-03-12 1992-08-11 Siemens Ag サイリスタ及びその製造方法

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KR960029779A (ko) 1996-08-17
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Effective date: 19980721