JP4809684B2

JP4809684B2 - 半導体装置

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Publication number: JP4809684B2
Application number: JP2006022350A
Authority: JP
Inventors: 弘師西野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007207839A

Description

本発明は、例えば量子ドット型赤外線検知器に用いて好適の半導体装置に関する。

従来、量子ドット型赤外線検知器は、ＩｎＡｓからなる量子ドットをｉ−ＧａＡｓ層で埋め込んだものを量子ドット層とし、この量子ドット層（１層あるいは複数層積層したもの）をｎ−ＧａＡｓからなるコンタクト層で挟み込んだ構造になっている。
また、量子ドット型赤外線検知器の応答波長を長波長化するために、ＩｎＡｓ量子ドットをＩｎＧａＡｓキャップ層で覆う手法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。

例えば、ＩｎＡｓ量子ドットをＩｎＧａＡｓキャップ層で覆った量子ドット型赤外線検知器は、図５に示すように、ＩｎＡｓ量子ドット１００と、ＩｎＡｓ量子ドット１００を覆うｉ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１０１と、ＩｎＡｓ量子ドット１００及びｉ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１０１を挟み込むｉ−ＧａＡｓ中間層１０２とからなる量子ドット層を繰り返し積層した構造になっている。なお、上下にはｎ−ＧａＡｓコンタクト層１０３，１０４が設けられている。
E. Kim et al., "Tailoring detection bands of InAs Quantum-dot infrared photodetectors using InxGa1-xAs strain-relieving quantum wells", APPLIED PHYSICS LETTERS, VOLUME 79, NUMBER 20, p.3341, 12 NOVEMBER 2001

ところで、上述のＩｎＡｓ量子ドットをＩｎＧａＡｓキャップ層で覆った量子ドット型赤外線検知器では、図６中、「キャップ層有」と表記してあるエネルギバンド図に示すように、量子ドットの基底準位からＩｎＧａＡｓキャップ層（量子井戸層）の量子井戸準位（ＧａＡｓ中間層の伝導帯のエネルギ端Ｅｃよりもエネルギレベルが低い）への光励起を利用することで、光応答の低エネルギ化（即ち、応答波長の長波長化）を図っている。

なお、図６中、「キャップ層無」と表記してあるエネルギバンド図は、ＩｎＡｓ量子ドットをｉ−ＧａＡｓ層で埋め込んだ場合のエネルギバンド図であり、「キャップ層有」と表記してあるエネルギバンド図は、ＩｎＡｓ量子ドットをＩｎＧａＡｓキャップ層で覆った場合のエネルギバンド図である。
しかしながら、ｉ−ＧａＡｓ中間層上に形成されるＩｎＡｓ量子ドットにＩｎＧａＡｓキャップ層を被せると、図６に示すように、単にＩｎＡｓ量子ドットをｉ−ＧａＡｓ層で埋め込んだ構造のものよりもＩｎＡｓ量子ドットに加わる格子歪みが小さくなり、ＩｎＡｓ量子ドットの基底準位が下がってしまうことになる。これは、ＩｎＡｓ量子ドットとＩｎＧａＡｓキャップ層との間の格子定数差は、ＩｎＡｓ量子ドットとＧａＡｓ中間層との間の格子定数差よりも小さいためである。なお、格子定数の関係はＧａＡｓ＜ＩｎＧａＡｓ＜ＩｎＡｓとなる。

このため、応答波長の長波長化を図るためには、ＩｎＡｓ量子ドットの基底準位の低下に応じてＩｎＧａＡｓキャップ層の量子井戸準位を下げる必要がある。このため、ＩｎＧａＡｓキャップ層の量子井戸準位がＧａＡｓ中間層の伝導帯のエネルギ端Ｅｃから見て深い位置に設定されることになる。
この場合、ＩｎＧａＡｓキャップ層の量子井戸準位に光励起された電子が外部へ取り出される効率（励起キャリアの取り出し効率）が悪くなってしまい、量子ドット型赤外線検知器の感度が低下してしまうことになる。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、例えば量子ドット型赤外線検知器などの半導体装置において、励起キャリアの取り出し効率を向上させることができるようにした、半導体装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の半導体装置は、量子ドットと、量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、第１キャップ層上に形成され、量子ドットの一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、量子ドット、第１キャップ層及び第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、第２キャップ層のエネルギギャップは、量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、中間層のエネルギギャップよりも小さく、量子ドットの格子定数は、第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きく、第１キャップ層の格子定数は、第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さいか又は下側中間層の格子定数とほぼ等しく、第２キャップ層の格子定数は、下側中間層の格子定数よりも大きく、かつ、量子ドットの格子定数よりも小さいことを特徴としている。

また、本発明の半導体装置は、量子ドットと、量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、第１キャップ層上に形成され、量子ドットの一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、量子ドット、第１キャップ層及び第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、第２キャップ層のエネルギギャップは、量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、中間層のエネルギギャップよりも小さく、量子ドットの格子定数は、第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さく、第１キャップ層の格子定数は、第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きいか又は下側中間層の格子定数とほぼ等しく、第２キャップ層の格子定数は、下側中間層の格子定数よりも小さく、かつ、量子ドットの格子定数よりも大きいことを特徴としている。

したがって、本発明の半導体装置によれば、例えば量子ドット型赤外線検知器などの半導体装置において、励起キャリアの取り出し効率を向上させることができるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。
以下、本発明を、例えば赤外線の入射量に応じて光電流を発生しうる赤外線検知器であって、量子ドットを赤外線吸収部として用いる量子ドット型赤外線検知器に適用した場合を例に説明する。

本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器は、例えば図１に示すように、量子ドット１と、量子ドット１の一部を覆う第１キャップ層２と、第１キャップ層２上に形成され、量子ドット１の第１キャップ層２によって覆われている部分以外の部分を覆う第２キャップ層３と、量子ドット１、第１キャップ層２及び第２キャップ層３を挟み込む中間層４とを備える。

本実施形態では、量子ドットはＩｎＡｓからなるＩｎＡｓ量子ドットであり、第１キャップ層はＧａＡｓ（ここではｉ−ＧａＡｓ）からなるＧａＡｓ第１キャップ層であり、第２キャップ層はＩｎＧａＡｓからなるＩｎＧａＡｓ第２キャップ層であり、中間層はＧａＡｓ（ここではｉ−ＧａＡｓ）からなるＧａＡｓ中間層である。
このように、本実施形態では、下側ＧａＡｓ中間層４上にＩｎＡｓ量子ドット１を形成し、このＩｎＡｓ量子ドット１に直接ＩｎＧａＡｓキャップ層を被せるのではなく、一旦、ＧａＡｓ第１キャップ層２で薄く覆った後、ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３を被せるようにしている。

この場合、ＩｎＡｓ量子ドット１に接している結晶の多くの部分がＧａＡｓ（第１キャップ層，中間層）となるため、ＩｎＡｓ量子ドット全体を直接ＧａＡｓ層で埋め込んだ場合と同様にＩｎＡｓ量子ドット１へ格子歪みが加わることになり、ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３を被せることによってＩｎＡｓ量子ドット１に加わる格子歪みが小さくなってしまうのを抑制することができる。これにより、ＩｎＡｓ量子ドット１の基底準位の低下を抑制することができる。

本実施形態では、第１キャップ層２及び下側の中間層４はいずれもＧａＡｓからなるため、第１キャップ層２の格子定数は、第１キャップ層２に接する下側の中間層４の格子定数と等しい。なお、第１キャップ層２の格子定数は下側の中間層４の格子定数とほぼ等しいか、又は、下側の中間層４の格子定数よりも小さくなっていれば良い。
さらに、第２キャップ層３の格子定数は、下側の中間層４の格子定数よりも大きく、かつ、量子ドット１の格子定数よりも小さくなっている。つまり、第２キャップ層３と下側の中間層４との格子定数差は、量子ドット１と下側の中間層４との格子定数差よりも小さくなっている。

このように構成される量子ドット型赤外線検知器では、図２に示すように、第２キャップ層３のエネルギギャップは、量子ドット１のエネルギギャップよりも大きく、かつ、中間層４のエネルギギャップよりも小さくなっている。つまり、図２に示すように、第２キャップ層３は量子井戸層であり、量子ドット１の基底準位から第２キャップ層（量子井戸層）３の量子井戸準位への光励起を利用して励起キャリアを取り出せるようになっている。

また、第１キャップ層２のエネルギギャップは、第２キャップ層３のエネルギギャップよりも大きくなっている。ここでは、第１キャップ層２のエネルギギャップは、中間層４のエネルギギャップと同じになっている。
そして、上述のようにＩｎＡｓ量子ドット１の一部をＧａＡｓ第１キャップ層２で覆った状態で、ＩｎＡｓ量子ドット１のＧａＡｓ第１キャップ層２で覆われていない部分にＩｎＧａＡｓ第２キャップ層（量子井戸層）３を被せることで、ＩｎＡｓ量子ドット１の基底準位からＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３の量子井戸準位への光励起を利用することができようにしている。

上述のようにＩｎＡｓ量子ドット１の基底準位の低下が抑制されるため、ＧａＡｓ中間層４の伝導帯のエネルギ端から比較的浅い位置にＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３の量子井戸準位を設定したとしても応答波長の長波長化を図ることができる。また、ＧａＡｓ中間層４の伝導帯のエネルギ端から比較的浅い位置にＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３の量子井戸準位を設定することができるため、励起キャリアの取り出し効率を向上させることができる。

本実施形態では、量子ドット１、第１キャップ層２及び第２キャップ層３を中間層４で挟み込んだ構造（量子ドット層）を複数（例えば１０層）備えるものとして構成される。
次に、本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の製造方法の一例について、図３，図４を参照しながら説明する。
なお、本量子ドット型赤外線検知器を構成する各結晶層は例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）法による結晶成長によって形成される。

まず、図３に示すように、ＧａＡｓ（００１）基板６上に、ＧａＡｓバッファ層７及び下側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層８（例えば１．０μｍ）を成長させる。なお、下側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層８のｎキャリア濃度は例えば１×１０¹⁸ｃｍ^-3とする。
次いで、図３に示すように、下側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層８上に、下側のｉ−ＧａＡｓ中間層４（例えば５０ｎｍ）を形成する。

次に、このｉ−ＧａＡｓ中間層４上に、ＩｎＡｓ量子ドット１を形成する。
本実施形態では、ＩｎＡｓ量子ドット１は、例えば、直径２５〜３０ｎｍ、高さ５〜１０ｎｍ程度のサイズであり、面内で５×１０¹⁰ｃｍ^-2程度の密度で存在する。また、ＩｎＡｓ量子ドット１は、基板温度〜５００℃でＧａＡｓ中間層４上にＩｎ，Ａｓの分子線原料を照射した際の自己組織化により形成される。

次いで、このＩｎＡｓ量子ドット１を、ｉ−ＧａＡｓ第１キャップ層２（例えば４ｎｍ）で覆った後、ｉ−ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３（例えば３ｎｍ；Ｉｎ組成０．１５）を被せる。そして、ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３上に上側のｉ−ＧａＡｓ中間層４（例えば４０ｎｍ）を形成する。これにより、ＩｎＡｓ量子ドット１、ｉ−ＧａＡｓ第１キャップ層２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層３、上下のｉ−ＧａＡｓ中間層４からなる量子ドット層５が形成される。

その後、これらの工程を複数回（ここでは１０回）繰り返して、図３に示すように、複数（ここでは１０層）の量子ドット層５を備える層構造を形成する。なお、各量子ドット層５は、それらの間に形成される中間層４を兼用している。
次いで、このようにして形成された層構造上に、図３に示すように、上側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層（例えば０．５μｍ）９を形成してウェーハを作製する。なお、上側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層９のｎキャリア濃度は例えば１×１０¹⁸ｃｍ^-3とする。

次に、図４（Ａ）に示すように、上述のようにして結晶成長させたウェーハを、例えばウェットエッチングによってメサ状にエッチングして、その一部を除去し、下側ｎ−ＧａＡｓコンタクト層８を露出させる。
そして、図４（Ｂ）に示すように、例えばリフトオフ法によって、上下のｎ−ＧａＡｓコンタクト層８，９上に例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなる電極１０を設ける。

その後、図４（Ｃ）に示すように、例えばプラズマＣＶＤ（Ｐ−ＣＶＤ；Plasma Chemical Vapor Deposition）法によって素子表面全体が覆われるように例えばＳｉＯＮからなる保護膜１１を形成する。なお、保護膜１１は例えばＳｉＮからなる保護膜であっても良い。そして、図４（Ｄ）に示すように、ＡｕＧｅ／Ａｕ電極１０上に形成されたＳｉＯＮ保護膜１１を例えばドライエッチングによって除去してコンタクト穴１１Ａを形成する。

このようにして、例えば図４（Ｄ）に示すような構成の量子ドット型赤外線検知器が作製される。
なお、上下のコンタクト層は、その導電型（ｐ／ｎ型）の極性を反転させたものを用いても良い。
したがって、本実施形態にかかる半導体装置（量子ドット型赤外線検知器）によれば、例えば量子ドット型赤外線検知器などの半導体装置において、励起キャリアの取り出し効率を向上させることができるという利点がある。

特に、本発明を量子ドット型赤外線検知器に適用した場合、応答波長を長波長化する場合にも高感度なものを実現することができ、赤外線検知器の性能を向上させることができるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、量子ドット、第１キャップ層、第２キャップ層、中間層を、それぞれ、ＩｎＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ第１キャップ層、ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層、ＧａＡｓ中間層としているが、これに限られるものではない。

例えば、量子ドットはＩｎＧａＡｓからなるものであっても良い。このほか、量子ドットは、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなるものであっても良い。また、ＩｎＧａＡｓ第２キャップ層を設ける場合にＩｎＡｓ量子ドットに生じる歪み緩和を抑制するために設けられる第１キャップ層は、ＡｌＧａＡｓ（ＧａＡｓと格子定数がほぼ等しい），ＧａＡｓＰ（ＧａＡｓよりも格子定数が小さい），ＧａＡｓＮ（ＧａＡｓよりも格子定数が小さい）からなるものであっても良い。さらに、中間層はＡｌＧａＡｓからなるものであっても良い。このほか、中間層は、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなるものであっても良い。

また、上述の実施形態では、量子ドット１の格子定数が第１キャップ層の下側の中間層４よりも大きい場合を例にしたが、逆に、量子ドット１の格子定数が第１キャップ層の下側の中間層４よりも小さい場合にも本発明は適用可能である。この場合、第２キャップ層３を被せた際に量子ドット１に加わる歪みが軽減されてしまうのを防ぐために、第１キャップ層の格子定数を、第１キャップ層２の下側の中間層４の格子定数よりも大きくするか又は下側中間層４の格子定数とほぼ等しくし、第２キャップ層３の格子定数を、下側中間層４の格子定数よりも小さく、かつ、量子ドット１の格子定数よりも大きくすれば良い。

また、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上述の実施形態では、量子ドット型赤外線検知器（光検知器，光検出素子）を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、光検知器（光検出素子）、光変調器、光スイッチ、発光素子などの半導体装置に本発明を適用することができる。

（付記１）
量子ドットと、
前記量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、
前記第１キャップ層上に形成され、前記量子ドットの前記一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、
前記量子ドット、前記第１キャップ層及び前記第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、
前記第２キャップ層のエネルギギャップは、前記量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、前記中間層のエネルギギャップよりも小さく、
前記量子ドットの格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きく、
前記第１キャップ層の格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さいか又は前記下側中間層の格子定数とほぼ等しく、
前記第２キャップ層の格子定数は、前記下側中間層の格子定数よりも大きく、かつ、前記量子ドットの格子定数よりも小さいことを特徴とする、半導体装置。

（付記２）
量子ドットと、
前記量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、
前記第１キャップ層上に形成され、前記量子ドットの前記一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、
前記量子ドット、前記第１キャップ層及び前記第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、
前記第２キャップ層のエネルギギャップは、前記量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、前記中間層のエネルギギャップよりも小さく、
前記量子ドットの格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さく、
前記第１キャップ層の格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きいか又は前記下側中間層の格子定数とほぼ等しく、
前記第２キャップ層の格子定数は、前記下側中間層の格子定数よりも小さく、かつ、前記量子ドットの格子定数よりも大きいことを特徴とする、半導体装置。

（付記３）
前記第１キャップ層のエネルギギャップは、前記第２キャップ層のエネルギギャップよりも大きいことを特徴とする、付記１又は２記載の半導体装置。
（付記４）
前記量子ドット、前記第１キャップ層及び前記第２キャップ層を前記中間層で挟み込んだ構造を複数備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。

（付記５）
前記量子ドットが、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記６）
前記中間層が、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。

（付記７）
前記量子ドットが、ＩｎＡｓ又はＩｎＧａＡｓからなり、
前記第１キャップ層が、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＡｓＮからなり、
前記第２キャップ層が、ＩｎＧａＡｓからなり、
前記中間層が、ＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。

（付記８）
付記１〜７のいずれか１項に記載の構成を備えることを特徴とする、量子ドット型赤外線検知器。

本発明の一実施形態にかかる半導体装置（量子ドット型赤外線検知器）の構成を示す模式的断面図である。本発明の一実施形態にかかる半導体装置（量子ドット型赤外線検知器）の効果を説明するためのエネルギバンド図である。本発明の一実施形態にかかる半導体装置（量子ドット型赤外線検知器）の構成を示す模式的断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施形態にかかる半導体装置（量子ドット型赤外線検知器）の製造方法を説明するための図である。従来の量子ドット型赤外線検知器の構成を示す模式的断面図である。従来の量子ドット型赤外線検知器の課題を説明するためのエネルギバンド図である。

符号の説明

１量子ドット
２第１キャップ層
３第２キャップ層
４中間層
５量子ドット層
６基板
７バッファ層
８下側コンタクト層
９上側コンタクト層
１０電極
１１保護膜
１１Ａコンタクト穴

Claims

量子ドットと、
前記量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、
前記第１キャップ層上に形成され、前記量子ドットの前記一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、
前記量子ドット、前記第１キャップ層及び前記第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、
前記第２キャップ層のエネルギギャップは、前記量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、前記中間層のエネルギギャップよりも小さく、
前記量子ドットの格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きく、
前記第１キャップ層の格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さいか又は前記下側中間層の格子定数とほぼ等しく、
前記第２キャップ層の格子定数は、前記下側中間層の格子定数よりも大きく、かつ、前記量子ドットの格子定数よりも小さいことを特徴とする、半導体装置。
量子ドットと、
前記量子ドットの一部を覆う第１キャップ層と、
前記第１キャップ層上に形成され、前記量子ドットの前記一部以外の部分を覆う第２キャップ層と、
前記量子ドット、前記第１キャップ層及び前記第２キャップ層を挟み込む中間層とを備え、
前記第２キャップ層のエネルギギャップは、前記量子ドットのエネルギギャップよりも大きく、かつ、前記中間層のエネルギギャップよりも小さく、
前記量子ドットの格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも小さく、
前記第１キャップ層の格子定数は、前記第１キャップ層の下側の中間層の格子定数よりも大きいか又は前記下側中間層の格子定数とほぼ等しく、
前記第２キャップ層の格子定数は、前記下側中間層の格子定数よりも小さく、かつ、前記量子ドットの格子定数よりも大きいことを特徴とする、半導体装置。
前記第１キャップ層のエネルギギャップは、前記第２キャップ層のエネルギギャップよりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体装置。
前記量子ドットが、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなり、
前記中間層が、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ又はこれらの混晶からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記量子ドットが、ＩｎＡｓ又はＩｎＧａＡｓからなり、
前記第１キャップ層が、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＡｓＮからなり、
前記第２キャップ層が、ＩｎＧａＡｓからなり、
前記中間層が、ＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。