JP2013122972A

JP2013122972A - Infrared detector and method for manufacturing the same

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Publication number: JP2013122972A
Application number: JP2011270601A
Authority: JP
Inventors: Ryo Suzuki; 僚鈴木; Hiroshi Nishino; 弘師西野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: JP5733188B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared detector capable of obtaining a high absorption coefficient, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The infrared detector comprises a first contact layer, a compound semiconductor layer 1 formed above the first contact layer, quantum dots 2 formed on the compound semiconductor layer 1, a barrier layer 3 for embedding the quantum dots 2 therein, and a second contact layer formed above the barrier layer 3. The compound semiconductor layer 1 has first composition parts 1a and second composition parts 1b which are different in composition from each other. The first composition parts 1a and the second composition parts 1b are both in contact with lower surfaces of the quantum dots 2 and are arranged at intervals smaller than the diameter of the quantum dots 2 in a plan view.

Description

本発明は、赤外線検知器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an infrared detector and a method for manufacturing the same.

入射された光を吸収した場合に流れる電流を捕えることによって光を検知する光検知器の例として、量子井戸型赤外線検知器（ＱＷＩＰ：Quantum Well Infrared Photo-detector）及び量子ドット型赤外線検知器（ＱＤＩＰ：Quantum Dot Infrared Photo-detector）が挙げられる。量子井戸型赤外線検知器は垂直入射光を吸収できないが、量子ドット型赤外線検知器は、３次元的にキャリアを閉じ込めることができる量子ドットを用いているため、垂直入射光を吸収することができる。このため、近年では、量子ドット型赤外線検知器が特に注目されている。 Examples of photodetectors that detect light by capturing the current that flows when incident light is absorbed include quantum well infrared detectors (QWIP) and quantum dot infrared detectors ( QDIP: Quantum Dot Infrared Photo-detector). Although quantum well infrared detectors cannot absorb normal incident light, quantum dot infrared detectors can absorb normal incident light because they use quantum dots that can confine carriers in three dimensions. . For this reason, in recent years, a quantum dot infrared detector has attracted particular attention.

そして、ＱＤＩＰの構造に関し、中間層としてＧａＡｓ層を用い、量子ドットとしてＩｎＡｓ量子ドットを用いたＩｎＡｓ／ＧａＡｓ系のものが多く研究されている。これは、この系では、赤外域に感度が得られ、また、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等を用いて、キャリアを３次元的に閉じ込める量子ドットを自己組織化過程により比較的容易に形成することができるためである。 With regard to the structure of QDIP, many InAs / GaAs-based materials using a GaAs layer as an intermediate layer and InAs quantum dots as quantum dots have been studied. In this system, sensitivity is obtained in the infrared region, and the quantum dots that three-dimensionally confine carriers are relatively self-assembled by using a molecular beam epitaxy (MBE) method. This is because it can be formed easily.

ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ系のＱＤＩＰにおいて、ＩｎＡｓ量子ドットを上方及び下方からＡｌＡｓ層で挟みこむと閉じ込め効果が増大し、検出感度が向上する。また、ＩｎＡｓ量子ドット下のＡｌＡｓ層を上方のＡｌＡｓ層より薄くした場合に、より一層検出感度が向上する。更に、ＱＤＩＰの検出感度は、吸収係数が大きいほど高く、吸収係数は、量子ドットのサイズのばらつきが小さいほど大きい。 In InAs / GaAs-based QDIP, when InAs quantum dots are sandwiched between AlAs layers from above and below, the confinement effect is increased and detection sensitivity is improved. Moreover, when the AlAs layer under the InAs quantum dots is made thinner than the upper AlAs layer, the detection sensitivity is further improved. Furthermore, the detection sensitivity of QDIP increases as the absorption coefficient increases, and the absorption coefficient increases as the size variation of the quantum dots decreases.

しかしながら、ＩｎＡｓ量子ドット下のＡｌＡｓ層を薄く形成しようとした場合、当該ＡｌＡｓ層を全面に形成できないことがある。例えば、ＡｌＡｓ層をＧａＡｓ中間層上に薄く形成しようとした場合、ＧａＡｓ中間層の一部が露出したままになることがある。この場合にＩｎＡｓ量子ドットを成長させると、ＡｌＡｓ層上に成長するＩｎＡｓ量子ドットとＧａＡｓ中間層上に成長するＩｎＡｓ量子ドットとの間でサイズにばらつきが生じる。従って、従来の技術では、ＩｎＡｓ量子ドットのサイズのばらつきによって高い吸収係数を得にくく、十分な検出感度を得ることが困難である。 However, when an AlAs layer under an InAs quantum dot is to be formed thin, the AlAs layer may not be formed on the entire surface. For example, when an AlAs layer is thinly formed on a GaAs intermediate layer, a part of the GaAs intermediate layer may remain exposed. In this case, when the InAs quantum dots are grown, the size varies between the InAs quantum dots grown on the AlAs layer and the InAs quantum dots grown on the GaAs intermediate layer. Therefore, in the conventional technique, it is difficult to obtain a high absorption coefficient due to variations in the size of InAs quantum dots, and it is difficult to obtain sufficient detection sensitivity.

特開平１０−２５６５８８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-256588 特許第４４５９２８６号公報Japanese Patent No. 4459286

J. Appl. Phys. 107, 054504 (2010)J. Appl. Phys. 107, 054504 (2010)

本発明の目的は、高い吸収係数を得ることができる赤外線検知器及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an infrared detector capable of obtaining a high absorption coefficient and a method for manufacturing the same.

赤外線検知器の一態様には、第１のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層上方に形成された化合物半導体層と、前記化合物半導体層上に形成された量子ドットと、前記量子ドットを埋める障壁層と、前記障壁層上方に形成された第２のコンタクト層と、が設けられている。前記化合物半導体層は、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有している。前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列している。 In one aspect of the infrared detector, a first contact layer, a compound semiconductor layer formed above the first contact layer, a quantum dot formed on the compound semiconductor layer, and the quantum dot are filled. A barrier layer and a second contact layer formed above the barrier layer are provided. The compound semiconductor layer has a first composition part and a second composition part having different compositions. The first composition part and the second composition part are both in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view.

赤外線検知器の製造方法の一態様では、第１のコンタクト層上方に、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有する化合物半導体層を形成し、前記化合物半導体層上に量子ドットを形成する。前記量子ドットを埋める障壁層を形成する。前記障壁層上方に第２のコンタクト層を形成する。前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列している。 In one aspect of the manufacturing method of the infrared detector, a compound semiconductor layer having a first composition part and a second composition part having different compositions is formed above the first contact layer, and the quantum semiconductor is formed on the compound semiconductor layer. Form dots. A barrier layer that fills the quantum dots is formed. A second contact layer is formed over the barrier layer. The first composition part and the second composition part are both in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view.

上記の赤外線検知器等によれば、量子ドットの下面と接する第１の組成部及び第２の組成部が化合物半導体層に含まれ、これらが量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列しているため、量子ドットのサイズのばらつきを抑制して高い吸収係数を得ることができる。 According to the above infrared detector or the like, the compound semiconductor layer includes the first composition part and the second composition part that are in contact with the lower surface of the quantum dot, and these have a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view. Since they are arranged, it is possible to obtain a high absorption coefficient while suppressing variations in the size of the quantum dots.

第１の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。It is a figure which shows the infrared detector which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。It is a figure which shows the infrared detector which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る赤外線検知器の１画素の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 1 pixel of the infrared detector which concerns on 3rd Embodiment. 赤外線撮像装置を示す図である。It is a figure which shows an infrared imaging device. 第３の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the infrared detector which concerns on 3rd Embodiment. 図５Ａに引き続き、赤外線検知器の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of an infrared detector following FIG. 5A. 図５Ｂに引き続き、赤外線検知器の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of an infrared detector following FIG. 5B. 分子層超格子量子細線の成長を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the growth of a molecular layer superlattice quantum wire. 第３の実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of 3rd Embodiment. 化合物半導体層の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a compound semiconductor layer.

以下、実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。図１（ａ）は断面構造を示し、図１（ｂ）は伝導帯を示している。 (First embodiment)
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an infrared detector according to the first embodiment. 1A shows a cross-sectional structure, and FIG. 1B shows a conduction band.

第１の実施形態では、図１（ａ）に示すように、赤外線検知器の赤外線吸収部８に分子層超格子量子細線１が設けられている。分子層超格子量子細線１には、互いに組成が異なる化合物半導体の第１組成部１ａ及び第２組成部１ｂが含まれており、これらが周期的に配列している。分子層超格子量子細線１は、化合物半導体層の一例である。分子層超格子量子細線１上に量子ドット２が形成されている。量子ドット２の直径（平面視での大きさ）は、第１組成部１ａ及び第２組成部１ｂの配列周期よりも大きい。従って、量子ドット２下には、少なくとも第１組成部１ａ及び第２組成部１ｂの双方が存在している。量子ドット２を覆う障壁層３が量子ドット２上に形成されている。そして、分子層超格子量子細線１、量子ドット２及び障壁層３の積層体が複数、赤外線吸収部８に含まれている。 In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, the molecular layer superlattice quantum wire 1 is provided in the infrared absorption part 8 of the infrared detector. The molecular layer superlattice quantum wire 1 includes a first composition part 1a and a second composition part 1b of compound semiconductors having different compositions, and these are periodically arranged. The molecular layer superlattice quantum wire 1 is an example of a compound semiconductor layer. A quantum dot 2 is formed on the molecular layer superlattice quantum wire 1. The diameter (size in plan view) of the quantum dot 2 is larger than the arrangement period of the first composition part 1a and the second composition part 1b. Therefore, at least both the first composition part 1a and the second composition part 1b exist below the quantum dots 2. A barrier layer 3 covering the quantum dots 2 is formed on the quantum dots 2. A plurality of stacked layers of molecular layer superlattice quantum wires 1, quantum dots 2, and barrier layers 3 are included in the infrared absorption unit 8.

また、図１（ｂ）に示すように、量子ドット２の伝導帯は分子層超格子量子細線１の伝導帯及び障壁層３の伝導帯よりも低い。従って、キャリアのエネルギーに対して分子層超格子量子細線１及び障壁層３がポテンシャル障壁として作用し、量子ドット２がポテンシャル井戸として作用し、量子ドット２の内部に離散的に量子準位が形成される。この量子準位間のエネルギー差が検出可能な光の波長に相当することになる。そして、光が入射されると、キャリアが励起され、信号電流として検出される。 As shown in FIG. 1B, the conduction band of the quantum dot 2 is lower than the conduction band of the molecular layer superlattice quantum wire 1 and the conduction band of the barrier layer 3. Therefore, the molecular superlattice quantum wire 1 and the barrier layer 3 act as potential barriers against the carrier energy, the quantum dots 2 act as potential wells, and quantum levels are discretely formed inside the quantum dots 2. Is done. This energy difference between the quantum levels corresponds to a detectable wavelength of light. When light is incident, carriers are excited and detected as a signal current.

更に、分子層超格子量子細線１は、従来のＡｌＡｓ障壁層とは異なり、全面にわたって薄く形成することができる。従って、各量子ドット２は分子層超格子量子細線１上に位置する。また、上述のように、量子ドット２下には、少なくとも第１組成部１ａ及び第２組成部１ｂの双方が存在しており、複数の量子ドット２の間でその下面に接する化合物半導体の組成はほぼ均一である。このため、量子ドット２のサイズもほぼ均一であり、高い吸収係数を得ることができ、検出感度を向上することができる。 Further, unlike the conventional AlAs barrier layer, the molecular layer superlattice quantum wire 1 can be formed thin over the entire surface. Accordingly, each quantum dot 2 is located on the molecular layer superlattice quantum wire 1. In addition, as described above, at least both the first composition part 1a and the second composition part 1b exist under the quantum dots 2, and the composition of the compound semiconductor in contact with the lower surface between the plurality of quantum dots 2 Is almost uniform. For this reason, the size of the quantum dots 2 is almost uniform, a high absorption coefficient can be obtained, and the detection sensitivity can be improved.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。図２（ａ）は断面構造を示し、図２（ｂ）は伝導帯を示している。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an infrared detector according to the second embodiment. 2A shows a cross-sectional structure, and FIG. 2B shows a conduction band.

第２の実施形態では、図２（ａ）に示すように、障壁層３の上面と分子層超格子量子細線１の下面との間に中間層４が設けられている。そして、分子層超格子量子細線１、量子ドット２、障壁層３及び中間層４の積層体が複数、赤外線吸収部９に含まれている。他の断面構造は第１の実施形態と同様である。 In the second embodiment, as shown in FIG. 2A, the intermediate layer 4 is provided between the upper surface of the barrier layer 3 and the lower surface of the molecular layer superlattice quantum wire 1. A plurality of stacked layers of molecular layer superlattice quantum wires 1, quantum dots 2, barrier layers 3, and intermediate layers 4 are included in the infrared absorption unit 9. Other cross-sectional structures are the same as those in the first embodiment.

また、図２（ｂ）に示すように、中間層４の伝導帯は分子層超格子量子細線１の伝導帯及び障壁層３の伝導帯よりも低いが、第１の実施形態と同様に、量子ドット２の伝導帯も分子層超格子量子細線１の伝導帯及び障壁層３の伝導帯よりも低い。従って、キャリアのエネルギーに対して分子層超格子量子細線１、障壁層３及び中間層４がポテンシャル障壁として作用し、量子ドット２がポテンシャル井戸として作用する。 Further, as shown in FIG. 2B, the conduction band of the intermediate layer 4 is lower than the conduction band of the molecular layer superlattice quantum wire 1 and the conduction band of the barrier layer 3, but as in the first embodiment, The conduction band of the quantum dot 2 is also lower than the conduction band of the molecular layer superlattice quantum wire 1 and the conduction band of the barrier layer 3. Therefore, the molecular superlattice quantum wire 1, the barrier layer 3, and the intermediate layer 4 act as potential barriers and the quantum dots 2 act as potential wells with respect to the carrier energy.

このように構成された第２の実施形態によっても、高い吸収係数を得ることができ、検出感度を向上することができる。 Also according to the second embodiment configured as described above, a high absorption coefficient can be obtained and the detection sensitivity can be improved.

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図３は、第３の実施形態に係る赤外線検知器の１画素の構造を示す断面図である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of one pixel of an infrared detector according to the third embodiment.

第３の実施形態では、図３に示すように、基板２１上にバッファ層２２が形成されている。基板２１は、例えば、表面が（１００）面から［０−１１］方向に１．５°程度傾斜したＧａＡｓ半導体基板である。このため、図３に示すように、基板２１の表面には、微細なステップが存在する。また、バッファ層２２は、例えば真性ＧａＡｓ層であり、その厚さは１００ｎｍ程度である。バッファ層２２の表面にも、基板２１のステップを反映するステップが存在する。 In the third embodiment, as shown in FIG. 3, the buffer layer 22 is formed on the substrate 21. The substrate 21 is, for example, a GaAs semiconductor substrate whose surface is inclined by about 1.5 ° in the [0-11] direction from the (100) plane. For this reason, as shown in FIG. 3, there are fine steps on the surface of the substrate 21. The buffer layer 22 is an intrinsic GaAs layer, for example, and has a thickness of about 100 nm. There is also a step reflecting the step of the substrate 21 on the surface of the buffer layer 22.

バッファ層２２上には、コンタクト層２３及び中間層１４が形成されている。コンタクト層２３は、例えばＳｉがドーピングされ電子濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層であり、その厚さは２５０ｎｍ程度である。中間層１４は、例えば真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層からなり、その厚さは例えば５０ｎｍ程度である。コンタクト層２３及び中間層１４の表面にも、バッファ層２２のステップを反映するステップが存在する。 A contact layer 23 and an intermediate layer 14 are formed on the buffer layer 22. The contact layer 23 is, for example, an n-type GaAs layer doped with Si and having an electron concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and has a thickness of about 250 nm. The intermediate layer 14 is made of, for example, an intrinsic Al _0.2 Ga _0.8 As layer, and has a thickness of about 50 nm, for example. Steps reflecting the step of the buffer layer 22 also exist on the surfaces of the contact layer 23 and the intermediate layer 14.

中間層１４の各ステップの側面に沿って延びる分子層超格子量子細線１１が形成されている。分子層超格子量子細線１１は、化合物半導体層の一例である。分子層超格子量子細線１１には、例えばＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂが互いに同組成比で含まれており、これらが周期的に配列している。分子層超格子量子細線１１の組成は（ＡｌＡｓ）_1/2（ＧａＡｓ）_1/2で表わされる。 A molecular superlattice quantum wire 11 extending along the side surface of each step of the intermediate layer 14 is formed. The molecular layer superlattice quantum wire 11 is an example of a compound semiconductor layer. The molecular layer superlattice quantum wire 11 includes, for example, an AlAs portion 11a and a GaAs portion 11b having the same composition ratio, and these are periodically arranged. The composition of the molecular superlattice quantum wire 11 is represented by (AlAs) _1/2 (GaAs) _1/2 .

各分子層超格子量子細線１１上に量子ドット１２が形成されている。量子ドット１２は、例えばＩｎＡｓ量子ドットである。量子ドット１２は、その成長特性より、分子層超格子量子細線１１の縁に近い位置に形成されている。また、量子ドット１２の平面視での大きさは、各ステップの表面の幅（ステップの間隔）よりも小さい。また、量子ドット１２の直径（平面視での大きさ）は、ＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂの配列周期よりも大きい。従って、量子ドット１２下には、少なくともＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂの双方が存在している。なお、図示しないが、分子層超格子量子細線１１上には、量子ドット１２を形成する際に極めて薄い濡れ層も形成されている。 A quantum dot 12 is formed on each molecular layer superlattice quantum wire 11. The quantum dot 12 is, for example, an InAs quantum dot. The quantum dots 12 are formed at positions close to the edges of the molecular layer superlattice quantum wires 11 due to their growth characteristics. The size of the quantum dots 12 in plan view is smaller than the width of the surface of each step (step interval). Moreover, the diameter (size in plan view) of the quantum dot 12 is larger than the arrangement period of the AlAs part 11a and the GaAs part 11b. Therefore, at least both the AlAs part 11a and the GaAs part 11b exist below the quantum dots 12. Although not shown, an extremely thin wetting layer is also formed on the molecular superlattice quantum wires 11 when the quantum dots 12 are formed.

量子ドット１２を覆う障壁層１３が分子層超格子量子細線１１上に形成されている。障壁層１３は、例えばＡｌＡｓ層であり、その厚さは３ｎｍ程度である。更に、障壁層１３上に別の中間層１４が形成されている。この中間層１４は、例えば真性Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層からなり、その厚さは例えば５０ｎｍ程度である。この中間層１４の表面にも、その下の中間層１４及び分子層超格子量子細線１１のステップを反映するステップが存在する。 A barrier layer 13 covering the quantum dots 12 is formed on the molecular layer superlattice quantum wires 11. The barrier layer 13 is an AlAs layer, for example, and has a thickness of about 3 nm. Furthermore, another intermediate layer 14 is formed on the barrier layer 13. The intermediate layer 14 is made of, for example, an intrinsic Al _0.2 Ga _0.8 As layer, and has a thickness of about 50 nm, for example. On the surface of the intermediate layer 14, there are steps reflecting the steps of the intermediate layer 14 and the molecular layer superlattice quantum wire 11 below.

このようにして、分子層超格子量子細線１１、量子ドット１２、障壁層１３及び中間層１４を含む量子ドット構造が構成されている。そして、このような量子ドット構造が複数（例えば１０〜２０）積層されている。また、最上層の中間層１４上には、コンタクト層２４が形成されている。コンタクト層２４は、例えばＳｉがドーピングされ電子濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層であり、その厚さは１５０ｎｍ程度である。コンタクト層２４の表面は平坦である。更に、コンタクト層２３に接する下部電極２５及びコンタクト層２４に接する上部電極２６が形成されおり、これらの電極の間を流れる電流が検出される。なお、上部電極２６は、赤外線検知器に含まれる画素毎に設けられている。 In this manner, a quantum dot structure including the molecular layer superlattice quantum wire 11, the quantum dot 12, the barrier layer 13, and the intermediate layer 14 is configured. A plurality (for example, 10 to 20) of such quantum dot structures are stacked. A contact layer 24 is formed on the uppermost intermediate layer 14. The contact layer 24 is an n-type GaAs layer doped with, for example, Si and having an electron concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and has a thickness of about 150 nm. The surface of the contact layer 24 is flat. Further, a lower electrode 25 in contact with the contact layer 23 and an upper electrode 26 in contact with the contact layer 24 are formed, and a current flowing between these electrodes is detected. The upper electrode 26 is provided for each pixel included in the infrared detector.

そして、図４（ａ）に示すように、赤外線検知器３１には、このような構成の画素３２が複数配列している。また、図４（ｂ）に示すように、このような赤外線検知器３１を備えた赤外線撮像装置３０では、画素３２毎にバンプ３３が設けられ、各バンプ３３が信号読み出し回路３４に接続される。なお、画素３２の数は特に限定されず、例えば数百×数百以上の画素３２が配列していてもよく、この場合、赤外線撮像装置３０を暗視装置等として利用することができる。 And as shown to Fig.4 (a), the pixel 32 of such a structure is arranged in the infrared detector 31 in multiple numbers. Further, as shown in FIG. 4B, in the infrared imaging device 30 provided with such an infrared detector 31, a bump 33 is provided for each pixel 32, and each bump 33 is connected to the signal readout circuit 34. . Note that the number of pixels 32 is not particularly limited, and for example, hundreds of pixels of several hundreds × several hundreds or more may be arranged. In this case, the infrared imaging device 30 can be used as a night vision device or the like.

分子層超格子量子細線１１は、全面にわたって薄く形成することができる。従って、各量子ドット１２は分子層超格子量子細線１１上に位置する。また、上述のように、量子ドット１２下には、少なくともＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂの双方が存在しており、複数の量子ドット１２の間でその下面に接する化合物半導体の組成はほぼ均一である。このため、第３の実施形態によれば、量子ドット１２のサイズもほぼ均一であり、高い吸収係数を得ることができ、検出感度を向上することができる。 The molecular layer superlattice quantum wire 11 can be formed thin over the entire surface. Accordingly, each quantum dot 12 is positioned on the molecular layer superlattice quantum wire 11. Further, as described above, at least both the AlAs portion 11a and the GaAs portion 11b exist under the quantum dots 12, and the composition of the compound semiconductor in contact with the lower surface among the plurality of quantum dots 12 is almost uniform. is there. For this reason, according to the third embodiment, the sizes of the quantum dots 12 are substantially uniform, a high absorption coefficient can be obtained, and the detection sensitivity can be improved.

次に、第３の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法について説明する。図５Ａ乃至図５Ｃは、第３の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing an infrared detector according to the third embodiment will be described. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the infrared detector according to the third embodiment in the order of steps.

先ず、基板２１を分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置内に導入する。そして、ＭＢＥ装置の準備室内において、４００℃程度まで加熱することにより、脱ガス処理を行う。次いで、基板２１をＭＢＥ装置の成長室に搬送する。成長室内は、予め１．３３×１０^-8Ｐａ（１０^-10Ｔｏｒｒ）以下の超高真空状態に保持しておく。その後、成長室内において、Ａｓ雰囲気下で６４０℃程度まで加熱することにより、基板２１の表面に存在する酸化膜を除去する。続いて、図５Ａ（ａ）に示すように、基板２１上にバッファ層２２を６００℃程度で形成する。次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、バッファ層２２上にコンタクト層２３を形成する。更に、図５Ａ（ｃ）に示すように、コンタクト層２３上に中間層１４を形成する。 First, the substrate 21 is introduced into a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus. Then, degassing treatment is performed by heating to about 400 ° C. in the MBE apparatus preparation chamber. Next, the substrate 21 is transferred to the growth chamber of the MBE apparatus. The growth chamber is previously maintained in an ultrahigh vacuum state of 1.33 × 10 ⁻⁸ Pa (10 ⁻¹⁰ Torr) or less. Thereafter, the oxide film present on the surface of the substrate 21 is removed by heating to about 640 ° C. in an As atmosphere in the growth chamber. Subsequently, as shown in FIG. 5A (a), a buffer layer 22 is formed on the substrate 21 at about 600 ° C. Next, as shown in FIG. 5A (b), a contact layer 23 is formed on the buffer layer 22. Further, as shown in FIG. 5A (c), the intermediate layer 14 is formed on the contact layer 23.

その後、図５Ａ（ｄ）に示すように、中間層１４上に分子層超格子量子細線１１を形成する。このとき、例えば基板２１の温度を５５０℃とし、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓを基板上へ交互に供給し、分子層超格子量子細線１１を成長させる。中間層１４の表面に到達したＡｌ原子、Ｇａ原子及びＡｓ原子は十分に拡散し、中間層１４の表面に存在する各ステップの縁に取り込まれていく。この結果、図６（ａ）に示すように、ＡｌＡｓ部１１ａが形成され、図６（ｂ）に示すように、その隣にＧａＡｓ部１１ｂが形成され、図６（ｃ）に示すように、その隣にＡｌＡｓ部１１ａが形成されていく。このように交互供給を繰り返すことにより、分子層超格子量子細線１１が中間層１４の各ステップの側面から側方に成長し、分子層超格子量子細線１１が形成される。即ち、本実施形態では、ステップフロー成長モードにより、分子層超格子量子細線１１を成長させる。このようにして形成される分子層超格子量子細線１１は、従来のＡｌＡｓ障壁層とは異なり、その厚さが非常に薄い場合、例えば１原子層以下（中間層１４上のＡｌＡｓ障壁層の被覆率が１以下）であっても、中間層１４の全面をＡｌＡｓ部１１ａが平均的に被覆することができる。なお、ＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂの配列周期は、後に形成する量子ドット１２の直径よりも小さなものとしておく。 Thereafter, as shown in FIG. 5A (d), the molecular layer superlattice quantum wire 11 is formed on the intermediate layer 14. At this time, for example, the temperature of the substrate 21 is set to 550 ° C., AlAs and GaAs are alternately supplied onto the substrate, and the molecular layer superlattice quantum wire 11 is grown. Al atoms, Ga atoms, and As atoms that have reached the surface of the intermediate layer 14 are sufficiently diffused and taken into the edges of the steps existing on the surface of the intermediate layer 14. As a result, as shown in FIG. 6A, an AlAs portion 11a is formed, as shown in FIG. 6B, a GaAs portion 11b is formed next to the AlAs portion 11a, and as shown in FIG. Next, the AlAs portion 11a is formed. By repeating the alternating supply in this way, the molecular layer superlattice quantum wire 11 grows laterally from the side surface of each step of the intermediate layer 14, and the molecular layer superlattice quantum wire 11 is formed. That is, in this embodiment, the molecular layer superlattice quantum wire 11 is grown by the step flow growth mode. Unlike the conventional AlAs barrier layer, the molecular layer superlattice quantum wire 11 formed in this way has a very thin thickness, for example, one atomic layer or less (covering of the AlAs barrier layer on the intermediate layer 14). Even if the rate is 1 or less, the entire surface of the intermediate layer 14 can be covered with the AlAs portion 11a on average. In addition, the arrangement period of the AlAs part 11a and the GaAs part 11b is set to be smaller than the diameter of the quantum dots 12 to be formed later.

分子層超格子量子細線１１の形成後、例えば基板２１の温度を４５０℃とし、２原子層〜３原子層分の厚さに相当するＩｎＡｓを成長室内に供給する。この結果、初期段階では、ＩｎＡｓ層が平坦に２次元的に成長して濡れ層が形成され、その次の段階において、下地材料（（ＡｌＡｓ）_1/2（ＧａＡｓ）_1/2）との格子定数の差異から発生する歪みによってＩｎＡｓが島状に３次元的に成長して、図５Ｂ（ｅ）に示すように、量子ドット１２が形成される。表面にステップがある基板上に量子ドットを成長させる場合、量子ドットはステップの縁に成長しやすい。従って、本実施形態では、分子層超格子量子細線１１の直上に量子ドット１２が形成される。つまり、線状に延びる分子層超格子量子細線１１毎に、その長手方向（図５Ａ〜図５Ｃの紙面に垂直な方向）に沿って複数個の量子ドット１２が形成される。なお、量子ドット１２の直径は、ＡｌＡｓ部１１ａ及びＧａＡｓ部１１ｂの配列周期よりも大きなものとする。 After the formation of the molecular layer superlattice quantum wire 11, for example, the temperature of the substrate 21 is set to 450 ° C., and InAs corresponding to the thickness of two to three atomic layers is supplied into the growth chamber. As a result, in the initial stage, the InAs layer is two-dimensionally grown flat to form a wetting layer, and in the next stage, the lattice with the base material ((AlAs) _1/2 (GaAs) _1/2 ) is formed. InAs grows three-dimensionally in the form of islands due to strain generated from the difference in constants, as shown in FIG. 5B (e), quantum dots 12 are formed. When quantum dots are grown on a substrate having a step on the surface, the quantum dots tend to grow on the edge of the step. Therefore, in this embodiment, quantum dots 12 are formed immediately above the molecular layer superlattice quantum wires 11. That is, for each molecular layer superlattice quantum wire 11 extending linearly, a plurality of quantum dots 12 are formed along the longitudinal direction (direction perpendicular to the paper surface of FIGS. 5A to 5C). In addition, the diameter of the quantum dot 12 shall be larger than the arrangement period of the AlAs part 11a and the GaAs part 11b.

量子ドット１２の形成後、図５Ｂ（ｆ）に示すように、量子ドット１２を覆う障壁層１３を分子層超格子量子細線１１上に形成する。 After the formation of the quantum dots 12, as shown in FIG. 5B (f), a barrier layer 13 covering the quantum dots 12 is formed on the molecular layer superlattice quantum wires 11.

次いで、図５Ｂ（ｇ）に示すように、障壁層１３上に別の中間層１４を新たに形成する。そして、図５Ｃ（ｈ）に示すように、これらの分子層超格子量子細線１１、量子ドット１２、障壁層１３及び中間層１４の形成を複数回（例えば１０回〜２０回）繰り返す。その後、最後に形成した中間層１４の上にコンタクト層２４を形成する。コンタクト層２４の表面にステップがある場合には平坦化処理を行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 5B (g), another intermediate layer 14 is newly formed on the barrier layer 13. Then, as shown in FIG. 5C (h), the formation of these molecular layer superlattice quantum wires 11, quantum dots 12, barrier layer 13, and intermediate layer 14 is repeated a plurality of times (for example, 10 to 20 times). Thereafter, a contact layer 24 is formed on the last formed intermediate layer 14. If there is a step on the surface of the contact layer 24, a planarization process may be performed.

続いて、マスクを用いたエッチングを行って、図５Ｃ（ｉ）に示すように、コンタクト層２３の一部を露出する開口部を形成する。そして、コンタクト層２３の露出している部分上に下部電極２５を形成し、コンタクト層２４上に上部電極２６を形成する。下部電極２５及び上部電極２６は、例えばリフトオフ法により形成することができる。下部電極２５及び上部電極２６には、例えば、ＡｕＧｅ膜、その上のＮｉ膜、及びその上のＡｕ膜を含ませる。 Subsequently, etching using a mask is performed to form an opening exposing a part of the contact layer 23 as shown in FIG. 5C (i). Then, the lower electrode 25 is formed on the exposed portion of the contact layer 23, and the upper electrode 26 is formed on the contact layer 24. The lower electrode 25 and the upper electrode 26 can be formed by, for example, a lift-off method. The lower electrode 25 and the upper electrode 26 include, for example, an AuGe film, an Ni film thereon, and an Au film thereon.

このような方法により、図３に示す構造の量子ドット型赤外線検知器を得ることができる。 By such a method, a quantum dot infrared detector having the structure shown in FIG. 3 can be obtained.

なお、第３の実施形態では、分子層超格子量子細線１１がその下の中間層１４上のみに位置しているが、図７（ａ）に示すように、当該中間層１４の側方に成長した分子層超格子量子細線１１上にまで広がっていてもよい。つまり、量子ドット１２のすぐ側方にまで分子層超格子量子細線１１が存在していてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、一部の分子層超格子量子細線１１が中間層１４を兼用していてもよい。 In the third embodiment, the molecular superlattice quantum wire 11 is located only on the intermediate layer 14 below, but as shown in FIG. It may extend to the grown molecular layer superlattice quantum wire 11. That is, the molecular layer superlattice quantum wire 11 may exist just to the side of the quantum dot 12. Further, as shown in FIG. 7B, some molecular layer superlattice quantum wires 11 may also serve as the intermediate layer 14.

分子層超格子量子細線１１の組成は特に限定されず、分子層超格子量子細線１１が障壁として機能していなくてもよい。つまり、図８（ａ）に示すように、分子層超格子量子細線１１の組成が中間層１４の組成と等価で、伝導帯が同程度となっていてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、分子層超格子量子細線１１のＡｌ組成が中間層１４のＡｌ組成よりも低く、伝導帯が中間層１４のそれよりも低くなっていてもよい。 The composition of the molecular layer superlattice quantum wire 11 is not particularly limited, and the molecular layer superlattice quantum wire 11 may not function as a barrier. That is, as shown in FIG. 8A, the composition of the molecular superlattice quantum wire 11 may be equivalent to the composition of the intermediate layer 14 and the conduction band may be approximately the same. Further, as shown in FIG. 8B, the Al composition of the molecular layer superlattice quantum wire 11 may be lower than the Al composition of the intermediate layer 14, and the conduction band may be lower than that of the intermediate layer 14.

他の層等の材料も特に限定されない。例えば、障壁層の組成がＡｌ_zＧａ_(1-z)Ａｓ（０＜ｚ≦１）であってもよく、量子ドットの組成がＩｎ_yＧａ_1-yＡｓ（０＜ｙ≦１）であってもよい。更に、中間層の組成がＡｌ_xＧａ_(1-x)Ａｓ（０≦ｘ＜１）であってもよい（ｘの値はｚの値よりも小さい）。また、ＩｎＰ系の材料を用いてもよい。 The material of other layers is not particularly limited. For example, the composition of the barrier layer may be Al _z Ga _(1-z) As (0 <z ≦ 1), and the composition of the quantum dots is In _y Ga _1-y As (0 <y ≦ 1). May be. Furthermore, the composition of the intermediate layer may be Al _x Ga _(1-x) As (0 ≦ x <1) (the value of x is smaller than the value of z). Further, an InP-based material may be used.

分子層超格子量子細線の幅及び高さは特に限定されないが、電子の閉じ込め効果を考慮すると、電子のボーア半径以下であることが望ましい。 The width and height of the molecular layer superlattice quantum wire are not particularly limited, but considering the electron confinement effect, it is preferably less than the Bohr radius of the electron.

更に、量子ドットの下面と接する化合物半導体層は分子層超格子量子細線である必要はない。例えば、図９に示すように、量子ドット４２の下面が市松模様のように配列したＡｌＡｓ部４１ａ及びＧａＡｓ部４１ｂを含む化合物半導体層４１の上面と接していてもよい。 Furthermore, the compound semiconductor layer in contact with the lower surface of the quantum dot does not need to be a molecular layer superlattice quantum wire. For example, as shown in FIG. 9, the lower surface of the quantum dot 42 may be in contact with the upper surface of the compound semiconductor layer 41 including the AlAs portion 41a and the GaAs portion 41b arranged in a checkered pattern.

また、量子ドットの下面と接する化合物半導体層の厚さは特に限定されないが、特に高い感度を得るために２原子層以下であることが好ましい。また、化合物半導体層にＡｌＡｓ部が含まれる場合、化合物半導体層の厚さは１原子層以下（中間層１４上のＡｌＡｓ部の被覆率が１以下）であることが好ましい。これは、ＡｌＡｓの存在は量子ドット内の量子準位エネルギーに関わり、量子準位間のエネルギー差、すなわち光励起が起こる波長（赤外線検知器の応答ピーク波長）を調整する等の理由による。 Further, the thickness of the compound semiconductor layer in contact with the lower surface of the quantum dots is not particularly limited, but is preferably 2 atomic layers or less in order to obtain particularly high sensitivity. When the compound semiconductor layer includes an AlAs part, the thickness of the compound semiconductor layer is preferably 1 atomic layer or less (the coverage of the AlAs part on the intermediate layer 14 is 1 or less). This is because the presence of AlAs is related to the quantum level energy in the quantum dot and the energy difference between the quantum levels, that is, the wavelength at which photoexcitation occurs (response peak wavelength of the infrared detector) is adjusted.

また、傾斜基板の表面の傾斜の程度は１．５°に限定されない。また、（１００）面を基準としたとき［０−１１］方向と等価ではない［０−１−１］方向に傾斜した傾斜基板を用いてもよい。また、（１００）面から［００１］方向に１°以下傾斜した傾斜基板を用いてもよい。 Further, the degree of inclination of the surface of the inclined substrate is not limited to 1.5 °. Alternatively, an inclined substrate inclined in the [0-1-1] direction that is not equivalent to the [0-11] direction when the (100) plane is used as a reference may be used. In addition, an inclined substrate inclined by 1 ° or less in the [001] direction from the (100) plane may be used.

また、キャリアが電子である必要はなく、キャリアとして正孔を用いてもよい。この場合、不純物としてＢｅ等を用いればよい。更に、赤外線検知器を構成する各層を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：metal-organic chemical vapor deposition）法等により形成してもよい。 Further, the carrier does not need to be an electron, and holes may be used as the carrier. In this case, Be or the like may be used as an impurity. Furthermore, each layer constituting the infrared detector may be formed by a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like.

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

（付記１）
第１のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層上方に形成された化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上に形成された量子ドットと、
前記量子ドットを埋める障壁層と、
前記障壁層上方に形成された第２のコンタクト層と、
を有し、
前記化合物半導体層は、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有し、
前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列していることを特徴とする赤外線検知器。 (Appendix 1)
A first contact layer;
A compound semiconductor layer formed above the first contact layer;
Quantum dots formed on the compound semiconductor layer;
A barrier layer filling the quantum dots;
A second contact layer formed above the barrier layer;
Have
The compound semiconductor layer has a first composition part and a second composition part having different compositions,
Both the first composition part and the second composition part are in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view. Infrared detector.

（付記２）
前記化合物半導体層は、量子細線を含むことを特徴とする付記１に記載の赤外線検知器。 (Appendix 2)
The infrared detector according to appendix 1, wherein the compound semiconductor layer includes a quantum wire.

（付記３）
前記量子細線は、分子層超格子量子細線であることを特徴とする付記２に記載の赤外線検知器。 (Appendix 3)
The infrared detector according to appendix 2, wherein the quantum wire is a molecular layer superlattice quantum wire.

（付記４）
前記第１の組成部の組成がＡｌＡｓで表わされ、前記第２の組成がＧａＡｓで表わされることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 (Appendix 4)
4. The infrared detector according to any one of appendices 1 to 3, wherein the composition of the first composition part is represented by AlAs and the second composition is represented by GaAs.

（付記５）
前記量子ドットの組成がＩｎ_yＧａ_(1-y)Ａｓ（０＜ｙ≦１）で表わされ、
前記障壁層の組成がＡｌ_zＧａ_(1-z)Ａｓ（０＜ｚ≦１）で表わされることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 (Appendix 5)
The composition of the quantum dots is represented by In _y Ga _(1-y) As (0 <y ≦ 1),
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 4, wherein the composition of the barrier layer is represented by Al _z Ga _(1-z) As (0 <z ≦ 1).

（付記６）
前記化合物半導体層下に形成された中間層を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 (Appendix 6)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, further comprising an intermediate layer formed under the compound semiconductor layer.

（付記７）
前記化合物半導体層下に形成された中間層を有し、
前記中間層の組成がＡｌ_xＧａ_(1-x)Ａｓ（０≦ｘ＜１）で表わされ、
前記量子ドットの組成がＩｎ_yＧａ_(1-y)Ａｓ（０＜ｙ≦１）で表わされ、
前記障壁層の組成がＡｌ_zＧａ_(1-z)Ａｓ（０＜ｚ≦１）で表わされ、
ｘの値がｚの値よりも小さいことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 (Appendix 7)
An intermediate layer formed under the compound semiconductor layer;
The composition of the intermediate layer is represented by Al _x Ga _(1-x) As (0 ≦ x <1),
The composition of the quantum dots is represented by In _y Ga _(1-y) As (0 <y ≦ 1),
The composition of the barrier layer is represented by Al _z Ga _(1-z) As (0 <z ≦ 1),
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 4, wherein the value of x is smaller than the value of z.

（付記８）
前記化合物半導体層は、傾斜基板の上方に形成されていることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 (Appendix 8)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 7, wherein the compound semiconductor layer is formed above an inclined substrate.

（付記９）
第１のコンタクト層上方に、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有する化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に量子ドットを形成する工程と、
前記量子ドットを埋める障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上方に第２のコンタクト層を形成する工程と、
を有し、
前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列していることを特徴とする赤外線検知器の製造方法。 (Appendix 9)
Forming a compound semiconductor layer having a first composition part and a second composition part having compositions different from each other above the first contact layer;
Forming quantum dots on the compound semiconductor layer;
Forming a barrier layer filling the quantum dots;
Forming a second contact layer above the barrier layer;
Have
Both the first composition part and the second composition part are in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view. Infrared detector manufacturing method.

（付記１０）
前記化合物半導体層は、分子層超格子量子細線を含むことを特徴とする付記９に記載の赤外線検知器の製造方法。 (Appendix 10)
The method of manufacturing an infrared detector according to appendix 9, wherein the compound semiconductor layer includes a molecular layer superlattice quantum wire.

１：分子層超格子量子細線
１ａ：第１組成部
１ｂ：第２組成部
２：量子ドット
３：障壁層
４：中間層
１１：分子層超格子量子細線
１１ａ：ＡｌＡｓ部
１１ｂ：ＧａＡｓ部
１２：量子ドット
１３：障壁層
１４：中間層
２１：基板
２２：バッファ層
２３、２４：コンタクト層
２５：下部電極
２６：上部電極
３０：赤外線撮像装置
３１：赤外線検知器
３２：画素
３３：バンプ
３４：信号読み出し回路
４１：化合物半導体層
４１ａ：ＡｌＡｓ部
４１ｂ：ＧａＡｓ部
４２：量子ドット 1: Molecular layer superlattice quantum wire 1a: 1st composition part 1b: 2nd composition part 2: Quantum dot 3: Barrier layer 4: Intermediate layer 11: Molecular layer superlattice quantum wire 11a: AlAs part 11b: GaAs part 12: Quantum dot 13: Barrier layer 14: Intermediate layer 21: Substrate 22: Buffer layer 23, 24: Contact layer 25: Lower electrode 26: Upper electrode 30: Infrared imaging device 31: Infrared detector 32: Pixel 33: Bump 34: Signal Read circuit 41: Compound semiconductor layer 41a: AlAs part 41b: GaAs part 42: Quantum dot

Claims

第１のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層上方に形成された化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上に形成された量子ドットと、
前記量子ドットを埋める障壁層と、
前記障壁層上方に形成された第２のコンタクト層と、
を有し、
前記化合物半導体層は、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有し、
前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列していることを特徴とする赤外線検知器。 A first contact layer;
A compound semiconductor layer formed above the first contact layer;
Quantum dots formed on the compound semiconductor layer;
A barrier layer filling the quantum dots;
A second contact layer formed above the barrier layer;
Have
The compound semiconductor layer has a first composition part and a second composition part having different compositions,
Both the first composition part and the second composition part are in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view. Infrared detector.

前記化合物半導体層は、量子細線を含むことを特徴とする請求項１に記載の赤外線検知器。 The infrared detector according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer includes a quantum wire.

前記量子細線は、分子層超格子量子細線であることを特徴とする請求項２に記載の赤外線検知器。 The infrared detector according to claim 2, wherein the quantum wire is a molecular layer superlattice quantum wire.

前記第１の組成部の組成がＡｌＡｓで表わされ、前記第２の組成がＧａＡｓで表わされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 4. The infrared detector according to claim 1, wherein the composition of the first composition part is represented by AlAs, and the second composition is represented by GaAs. 5.

前記化合物半導体層下に形成された中間層を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の赤外線検知器。 The infrared detector according to claim 1, further comprising an intermediate layer formed under the compound semiconductor layer.

第１のコンタクト層上方に、互いに組成が異なる第１の組成部及び第２の組成部を有する化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に量子ドットを形成する工程と、
前記量子ドットを埋める障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上方に第２のコンタクト層を形成する工程と、
を有し、
前記第１の組成部及び前記第２の組成部は、いずれも前記量子ドットの下面と接しており、前記量子ドットの平面視での直径よりも小さい周期で配列していることを特徴とする赤外線検知器の製造方法。 Forming a compound semiconductor layer having a first composition part and a second composition part having compositions different from each other above the first contact layer;
Forming quantum dots on the compound semiconductor layer;
Forming a barrier layer filling the quantum dots;
Forming a second contact layer above the barrier layer;
Have
Both the first composition part and the second composition part are in contact with the lower surface of the quantum dot, and are arranged with a period smaller than the diameter of the quantum dot in plan view. Infrared detector manufacturing method.