JP6774792B2 - 赤外線デバイス - Google Patents
赤外線デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP6774792B2 JP6774792B2 JP2016123281A JP2016123281A JP6774792B2 JP 6774792 B2 JP6774792 B2 JP 6774792B2 JP 2016123281 A JP2016123281 A JP 2016123281A JP 2016123281 A JP2016123281 A JP 2016123281A JP 6774792 B2 JP6774792 B2 JP 6774792B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- photoelectric conversion
- infrared
- conversion unit
- infrared device
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
本発明の実施形態による赤外線デバイスは、第1の材料で形成されて厚みが0.1μm以上100μm以下の第1の層、および波長5μmの赤外線に対する屈折率が第1の材料よりも小さい第2の材料で形成された第2の層を有する複合基板と、第1の層上に形成された半導体積層部を有する少なくとも1つの光電変換部と、を備える。
複合基板は、第1の材料で形成されて厚みが0.1μm以上100μm以下の第1の層と、波長5μmの赤外線に対する屈折率が第1の材料よりも小さい第2の材料で形成された第2の層とを有していれば特に制限されない。第1の層の厚みが0.1μm以上100μm以下であることにより、光電変換部へ入射した赤外線や、光電変換部から放出された赤外線の吸収が抑えられ、赤外線デバイスの性能向上が実現できる。赤外線の吸収を抑制することや、横方向に進行する赤外線を制御する観点から、光電変換部が形成される領域と光電変換部が形成されていない領域で、第1の層の厚みが異なっていても良い。
光電変換部は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する又は入射した赤外線に応じた抵抗変化を示す受光部であってもよいし、注入された注入電流によって赤外線を発光する発光部であってもよい。本実施形態の赤外線デバイスは、受光部および発光部の少なくとも一方を備えていれば特に制限されない。発光部で生成される赤外線をモニタリングする観点や、受光部の温度特性を抑制する観点から、受光部および発光部の両方を備えていてもよい。受光部および発光部は、同じ積層構造を有し、且つ、同じ材料で形成されていてもよい。受光部および発光部の両方を備えている場合、発光部で生成される赤外線のモニタリング精度や温度特性の抑制精度を向上させる観点から、材料のうち第1の層に接する受光部および発光部の材料の波長5μmの赤外線に対する屈折率は、第1の材料の屈折率に対する比が0.8以上1.2以下であってよく、0.9以上1.15以下であってもよい。
図1は、本実施形態の第1構成例に係る赤外線デバイス1の断面の構成例を示す。
図1に示すように、複合基板11は、第1の層111、第2の層113および第3の層115の多層構造を有している。複合基板11は上述の複合基板に相当し、第1の層111は上述の第1の層に相当し、第2の層113は上述の第2の層に相当し、第3の層115は上述の第3の層に相当する。
図2は、本実施形態の第2構成例に係る赤外線デバイス2の断面の構成例を示す。なお、第1構成例による赤外線デバイス1と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図3は、本実施形態の第3構成例に係る赤外線デバイス3の断面の構成例を示す。なお、第1構成例による赤外線デバイス1と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図4は、本実施形態の第4構成例に係る赤外線デバイス4の断面の構成例を示す。なお、第1構成例による赤外線デバイス1と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図5は、本実施形態の第5構成例に係る赤外線デバイス5の断面の構成例を示す。図5は、図4で示した光電変換部40を利用した赤外線デバイス5の一例を示している。なお、第1構成例による赤外線デバイス1と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。また、図5では、理解を容易にするため、赤外線デバイス5を構成する構成要素のハッチングの図示が省略されている。
(1)メタル層25によって入射光が遮光されずに広い感知面積が実現される。
(2)広い面積で検出した光を小さい感知部に導くことができる。または、用途の必要性に応じて、狭い面積で検知した光を広い感知部に導くこともできる。
(3)感知平面形状と異なる平面形状を持った感知部へと光を導くことができる。
図6は、参考例としての赤外線デバイス50の断面の構成例を示す。
図6に示すように、赤外線デバイス50は、光電変換部40が形成されている面側で赤外線を入射・出射できるように、複合基板31の反対の面に反射板33が形成されている。しかしながら、例えば光電変換部40から出射された赤外線OLは、反射板33で反射されるまでに複合基板31によって吸収される。このため、開口部29から出射される赤外線の強度は小さくなる。図示は省略するが、開口部29を介して光電変換部40に入射する入射光も同様に、反射板33で反射されるまでに複合基板31によって吸収される。このため、赤外線デバイス50の性能を十分に向上させることは困難である。複合基板31での赤外線OLや入射光の吸収を最小限に抑制するために、複合基板31を薄くすると、赤外線デバイス50のハンドリングが難しくなる。このため、赤外線デバイス50の製造段階で複合基板31が割れたり欠けたりしてしまい、赤外線デバイス50の生産効率が下がる。このため、複合基板31を薄くすることは望ましくなく、その結果、赤外線デバイス50の性能を十分に向上させることは困難である。
本実施形態の実施例に係る赤外線デバイスは、第5構成例に係る赤外線デバイス5と同様の形状を有している。このため、本実施例に係る赤外線デバイスについて、図5を参照して説明する。本実施形態の実施例に係る赤外線デバイス5は、複合基板11としてSiO2を絶縁層(すなわち第2の層113)にしたSOI基板と、このSOI基板上に形成された光電変換部40とを備えている。このSOI基板の基板直径は100mmであり、第1の層111の厚みは15μmであり、第2の層113の厚みは5μmであり、第3の層115の厚みは600μmである。また、光電変換部40は、錫(Sn)を7×1018cm-3ドープしたInSbで形成された厚み1μmのn層219と、錫(Sn)を3×1018cm-3ドープしたAlInSbで形成された厚み0.02μmのnバリア層217と、亜鉛(Zn)を6×1016cm-3ドープしたInSbで形成された厚み2μmの活性層215と、亜鉛(Zn)を3×1018cm-3ドープしたAlInSbで形成された厚み0.02μmのpバリア層213と、Znを2×1018cm-3ドープしたInSbで形成された厚み0.5μmのp層211とを有している。n層219、nバリア層217、活性層215、pバリア層213およびp層211は、分子線エピタキシャル成長(MBE)法により積層した。光電変換部40を段差を有するメサ状に形成するために、塩酸過水(HCl+H2O2+H2O)を用いて選択的ウエットエッチングを実施した。その後、窒化シリコンをP−CVD(Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition)装置を用いて絶縁層23を形成し、赤外線デバイス5を作製した。さらに、電子ビーム蒸着装置を用いてAu/Pt/Ti(Ti、Pt、Auの順で積層)構造を有するメタル層25を形成した。
基板として厚さ500μmのSi基板を用いた以外は、実施例と同様の方法で赤外線デバイスを作製した。
基板裏面に厚さ100nmのアルミ反射層を形成した以外は、比較例1と同様の方法で赤外線デバイスを作製した。
絶縁層を形成した後にSiを厚さが40μmになるようにエッチングし、次いで光電変換部を形成しようとしたが、MBE法による結晶成長の工程中に基板が割れてしまい、赤外線デバイスを作製することはできなかった。
10,20,30a,30b,40 光電変換部
11,31 複合基板
13,13a,13b,19,21 半導体積層部
15,15a,15b,17,17a,17b 電極
23 絶縁層
25 メタル層
27,29 開口部
33 反射板
111 第1の層
113 第2の層
115 第3の層
117 エッチング部
211 p層
213 pバリア層
215 活性層
217 nバリア層
219 n層
251,252 コンタクトホール
Claims (10)
- 第1の材料で形成されて厚みが0.1μm以上100μm以下の第1の層、および波長5μmの赤外線に対する屈折率が第1の材料よりも小さい第2の材料で形成された第2の層を有する複合基板と、
前記第1の層上に形成されて半導体積層部を有する少なくとも1つの光電変換部と、
を備え、
前記第1の層の一部は、前記光電変換部が形成されている側の前記複合基板の表面において露出している
赤外線デバイス。 - 前記第1の材料は、Si単結晶またはGaAs単結晶である
請求項1に記載の赤外線デバイス。 - 前記複合基板は、前記第1の層が存在しない側の面上に第3の材料で形成された第3の層をさらに有し、
前記第3の層の厚みは50μm以上1000μm以下である
請求項1または2に記載の赤外線デバイス。 - 前記第1の層の厚みは、前記第2の層の厚みよりも薄い
請求項1または2に記載の赤外線デバイス。 - 前記第1の層に接する前記光電変換部の層材料は、波長5μmの赤外線に対する屈折率が前記第1の材料の屈折率よりも大きい
請求項1から4のいずれか一項に記載の赤外線デバイス。 - 前記光電変換部は、n型半導体層およびp型半導体層を有する
請求項1から5のいずれか一項に記載の赤外線デバイス。 - 前記光電変換部は、前記n型半導体層および前記p型半導体層の間に、i型半導体層をさらに有する
請求項6に記載の赤外線デバイス。 - 前記光電変換部は、注入電流によって赤外線を発光する発光部、および、入射した赤外線に応じた信号を出力する又は入射した赤外線に応じた抵抗変化を示す受光部の少なくとも一方を有する
請求項1から7のいずれか一項に記載の赤外線デバイス。 - 前記受光部および前記発光部は、同じ材料で形成され且つ同じ積層構造を有し、
前記材料のうち前記第1の層に接する前記受光部および前記発光部の材料の波長5μmの赤外線に対する屈折率は、前記第1の材料の屈折率に対する比が0.8以上1.2以下である
請求項8に記載の赤外線デバイス。 - 前記第1の材料は、抵抗率が10kΩ・cm以上1GΩ・cm以下の絶縁材料である
請求項1から9のいずれか一項に記載の赤外線デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016123281A JP6774792B2 (ja) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 赤外線デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016123281A JP6774792B2 (ja) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 赤外線デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017228628A JP2017228628A (ja) | 2017-12-28 |
JP6774792B2 true JP6774792B2 (ja) | 2020-10-28 |
Family
ID=60891749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016123281A Active JP6774792B2 (ja) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 赤外線デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6774792B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021170600A (ja) * | 2020-04-16 | 2021-10-28 | 住友電気工業株式会社 | 光デバイス |
JP7472354B1 (ja) | 2023-04-04 | 2024-04-22 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04284676A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-09 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知素子 |
JPH08255923A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Fujitsu Ltd | Ii−vi族化合物半導体を使用した半導体装置及びその製造方法 |
JP2007081225A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ、および、その製造方法 |
JP5152874B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-02-27 | 日本電信電話株式会社 | 光検出器の製造方法 |
JP5772436B2 (ja) * | 2011-09-21 | 2015-09-02 | 沖電気工業株式会社 | 光結合器及び光デバイス |
JP5898698B2 (ja) * | 2011-12-12 | 2016-04-06 | 株式会社日立製作所 | 半導体光素子 |
JP2014123593A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Panasonic Corp | 赤外線センサ |
JP6086019B2 (ja) * | 2013-04-23 | 2017-03-01 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
JP6228873B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2017-11-08 | 株式会社日立製作所 | 半導体光素子の製造方法 |
JP6277851B2 (ja) * | 2014-05-08 | 2018-02-14 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
JP6294150B2 (ja) * | 2014-05-09 | 2018-03-14 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 受発光装置 |
JP6466668B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2019-02-06 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 赤外線センサ装置 |
KR102335105B1 (ko) * | 2014-11-14 | 2021-12-06 | 삼성전자 주식회사 | 발광 소자 및 그의 제조 방법 |
-
2016
- 2016-06-22 JP JP2016123281A patent/JP6774792B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017228628A (ja) | 2017-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10886325B2 (en) | Infrared detector devices and focal plane arrays having a transparent common ground structure and methods of fabricating the same | |
US10686090B2 (en) | Wafer bonded solar cells and fabrication methods | |
JP2008066584A (ja) | 光センサ | |
US7180066B2 (en) | Infrared detector composed of group III-V nitrides | |
JPWO2007105593A1 (ja) | フォトダイオード、およびその製造方法、ならびに光通信デバイスおよび光インタコネクションモジュール | |
WO2006123410A1 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
JP5983076B2 (ja) | フォトダイオードアレイ | |
WO2020103396A1 (zh) | 一种波导型光电探测器及其制造方法 | |
CN107403848A (zh) | 一种背照式级联倍增雪崩光电二极管 | |
JP6774792B2 (ja) | 赤外線デバイス | |
JPH10190021A (ja) | 非冷却式量子井戸構造を有する赤外線検出器 | |
US20170330986A1 (en) | Intermetallic bonded multi-junction structures | |
JP6560642B2 (ja) | アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法 | |
CN108630781A (zh) | 3~5μm红外波段雪崩光电二极管探测器及其制作方法 | |
JP2022171687A (ja) | 光デバイス及び光学式濃度測定装置 | |
JP2013069892A (ja) | 受光素子 | |
WO2015064697A1 (ja) | 受発光素子およびこれを用いたセンサ装置 | |
CN114709279A (zh) | 一种倒装结构的紫外探测器芯片 | |
JP2007504659A (ja) | 埋め込み酸化物層による金属−半導体−金属(msm)光検出器を有するシステムおよび方法 | |
JP6041120B2 (ja) | 半導体受光素子の製造方法 | |
CN207165584U (zh) | 一种背照式级联倍增雪崩光电二极管 | |
JP2004158763A (ja) | 半導体受光素子 | |
JP7452552B2 (ja) | 受光素子の製造方法 | |
JP6533719B2 (ja) | 受発光装置 | |
JP2015008256A (ja) | 受発光素子およびこれを用いたセンサ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200609 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200807 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200929 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6774792 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |