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JP2019039712A - Infrared detector and method for manufacturing the same, imaging device, imaging system - Google Patents

Infrared detector and method for manufacturing the same, imaging device, imaging system Download PDF

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JP2019039712A JP2017160344A JP2017160344A JP2019039712A JP 2019039712 A JP2019039712 A JP 2019039712A JP 2017160344 A JP2017160344 A JP 2017160344A JP 2017160344 A JP2017160344 A JP 2017160344A JP 2019039712 A JP2019039712 A JP 2019039712A
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Abstract

【課題】受光層の側面を流れる暗電流を低減し、赤外線検出器の性能を向上させる。【解決手段】赤外線検出器を、(111)B基板1の上方に設けられた第1電極層2と、第1電極層上に設けられ、六角柱状の開口部3Xを有する第1絶縁膜3と、第1電極層上、かつ、六角柱状の開口部に設けられ、側面が第1絶縁膜に接する六角柱状の受光層4と、受光層上に設けられた第2電極層5と、第2電極層を覆う第2絶縁膜6とを備えるものとする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a dark current flowing on a side surface of a light receiving layer and improve the performance of an infrared detector. SOLUTION: An infrared detector is provided on a first electrode layer 2 provided above a (111) B substrate 1, and a first insulating film 3 provided on the first electrode layer and having a hexagonal columnar opening 3X. A hexagonal columnar light receiving layer 4 provided on the first electrode layer and at the hexagonal columnar opening and having a side surface in contact with the first insulating film, a second electrode layer 5 provided on the light receiving layer, and a second electrode layer. The second insulating film 6 that covers the two electrode layers is provided. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムに関する。   The present invention relates to an infrared detector, a method for manufacturing the same, an imaging device, and an imaging system.

赤外線検出器では、基板上に、下部コンタクト層、光吸収層、上部コンタクト層を積層し、エッチングによって分離して四角柱状にし、全体を覆うように保護膜を形成するのが一般的である。   In an infrared detector, a lower contact layer, a light absorption layer, and an upper contact layer are generally stacked on a substrate, separated by etching into a quadrangular prism shape, and a protective film is generally formed to cover the whole.

特開2014−169876号公報JP 2014-169876 A

ところで、赤外線検出器では、暗電流の低減が課題となっている。
特に、赤外線検出器を高性能化するにあたり、光吸収層(受光層)の側壁表面(側面)を流れる暗電流成分を低減することが必要である。
本発明は、受光層の側面を流れる暗電流を低減し、赤外線検出器の性能を向上させることを目的とする。
By the way, in the infrared detector, reduction of dark current is a problem.
In particular, in order to improve the performance of an infrared detector, it is necessary to reduce the dark current component flowing on the side wall surface (side surface) of the light absorption layer (light receiving layer).
It is an object of the present invention to reduce the dark current flowing through the side surface of the light receiving layer and improve the performance of the infrared detector.

1つの態様では、赤外線検出器は、(111)B基板の上方に設けられた第1電極層と、第1電極層上に設けられ、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜と、第1電極層上、かつ、六角柱状の開口部に設けられ、側面が第1絶縁膜に接する六角柱状の受光層と、受光層上に設けられた第2電極層と、第2電極層を覆う第2絶縁膜とを備える。
1つの態様では、撮像素子は、上述の赤外線検出器を1画素として複数の画素が前記第1絶縁膜を挟んで平面上に配列されている赤外線検出器アレイを備える。
In one aspect, the infrared detector includes a first electrode layer provided above the (111) B substrate, a first insulating film provided on the first electrode layer and having a hexagonal columnar opening, A hexagonal column-shaped light receiving layer provided on the one electrode layer and in the hexagonal column-shaped opening and having a side surface in contact with the first insulating film, a second electrode layer provided on the light receiving layer, and the second electrode layer are covered. A second insulating film.
In one aspect, the imaging device includes an infrared detector array in which a plurality of pixels are arranged on a plane with the above-described infrared detector as one pixel with the first insulating film interposed therebetween.

1つの態様では、撮像システムは、上述の撮像素子と、撮像素子に接続された制御演算部とを備える。
1つの態様では、赤外線検出器の製造方法は、(111)B基板の上方に、第1電極層を形成する工程と、第1電極層上に、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、第1電極層上、かつ、六角柱状の開口部に、側面が第1絶縁膜に接するように六角柱状の受光層を形成する工程と、受光層上に、第2電極層を形成する工程と、第2電極層を覆うように第2絶縁膜を形成する工程とを含む。
In one mode, an imaging system is provided with the above-mentioned imaging device and a control operation part connected to the imaging device.
In one aspect, a method of manufacturing an infrared detector includes a step of forming a first electrode layer above a (111) B substrate, and a first insulating film having a hexagonal columnar opening on the first electrode layer. Forming a hexagonal columnar light-receiving layer on the first electrode layer and in the hexagonal column-shaped opening so that the side surface is in contact with the first insulating film, and the second electrode on the light-receiving layer Forming a layer and forming a second insulating film so as to cover the second electrode layer.

1つの側面として、受光層の側面を流れる暗電流を低減し、赤外線検出器の性能を向上させることができるという効果を有する。   As one side surface, there is an effect that the dark current flowing on the side surface of the light receiving layer can be reduced and the performance of the infrared detector can be improved.

本実施形態にかかる赤外線検出器の構成例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structural example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の他の構成例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing other examples of composition of an infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the specific example of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の構成を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the composition of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第1変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the 1st modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる赤外線検出器の第2変形例の構成を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the composition of the 2nd modification of the infrared detector concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像素子の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the image pick-up element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像素子の構成例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of composition of an image sensor concerning this embodiment. 本実施形態にかかる撮像システムの構成例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the example of composition of the imaging system concerning this embodiment.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムについて、図1〜図23を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる赤外線検出器は、赤外線を検出する赤外線検出器であって、例えば、赤外線吸収層(受光層)に、InAsやGaSbなどのナローギャップ半導体からなる超格子構造やそれらの混晶を用いたもの、あるいは、タイプII超格子(Type II Superlattices:T2SL)を用いたものに好適の赤外線検出器である。
Hereinafter, an infrared detector according to an embodiment of the present invention, a manufacturing method thereof, an imaging device, and an imaging system will be described with reference to FIGS.
The infrared detector according to the present embodiment is an infrared detector that detects infrared rays. For example, a superlattice structure made of a narrow gap semiconductor such as InAs or GaSb, or a mixed crystal thereof, in an infrared absorption layer (light receiving layer). Or an infrared detector suitable for a type II superlattices (T2SL) type.

本実施形態の赤外線検出器は、図1に示すように、(111)B基板1の上方に設けられた第1電極層2と、第1電極層2上に設けられた第1絶縁膜3と、第1電極層2上に設けられた受光層4と、受光層4上に設けられた第2電極層5と、第2電極層5を覆う第2絶縁膜6とを備える。
なお、第1電極層2を第1コンタクト層又は下部電極層ともいう。また、第2電極層5を第2コンタクト層又は上部電極層ともいう。
As shown in FIG. 1, the infrared detector according to the present embodiment includes a first electrode layer 2 provided above a (111) B substrate 1 and a first insulating film 3 provided on the first electrode layer 2. A light receiving layer 4 provided on the first electrode layer 2, a second electrode layer 5 provided on the light receiving layer 4, and a second insulating film 6 covering the second electrode layer 5.
The first electrode layer 2 is also referred to as a first contact layer or a lower electrode layer. The second electrode layer 5 is also referred to as a second contact layer or an upper electrode layer.

特に、第1絶縁膜3は、六角柱状の開口部3Xを有し、この六角柱状の開口部3Xに、側面が第1絶縁膜3に接する六角柱状の受光層4が設けられている(例えば図21参照)。
ここで、六角柱状の開口部3Xは、(111)B基板1の表面に沿う方向の断面積が六角形状の開口部である。また、六角柱状の受光層4は、(111)B基板1の表面に沿う方向の断面積が六角形状の受光層である。
In particular, the first insulating film 3 has a hexagonal columnar opening 3X, and the hexagonal columnar light receiving layer 4 whose side surface is in contact with the first insulating film 3 is provided in the hexagonal columnar opening 3X (for example, (See FIG. 21).
Here, the hexagonal columnar opening 3 </ b> X is an opening having a hexagonal cross-sectional area along the surface of the (111) B substrate 1. The hexagonal columnar light receiving layer 4 is a light receiving layer having a hexagonal cross-sectional area in the direction along the surface of the (111) B substrate 1.

これにより、暗電流の低減が可能となる。
つまり、まず、受光層4の側面(側壁表面)を流れる暗電流成分は、受光層4(画素)の周辺長Pと面積Aとの比に相関があり、次式で表される。
Surface∝P/A
このため、同じ断面積に対しては、周辺長の総和が小さいほど、受光層4の側壁表面を流れる暗電流成分は小さくなる。
Thereby, the dark current can be reduced.
That is, first, the dark current component flowing through the side surface (side wall surface) of the light receiving layer 4 has a correlation with the ratio between the peripheral length P and the area A of the light receiving layer 4 (pixel), and is expressed by the following equation.
I Surface ∝ P / A
For this reason, for the same cross-sectional area, the smaller the sum of the peripheral lengths, the smaller the dark current component flowing on the side wall surface of the light receiving layer 4.

そこで、上述のように、受光層4の断面形状を四角形状ではなく、六角形状とすることで、受光層4で同じ断面積を得るのに必要な周辺長を約7%小さくすることができる。
これにより、受光層4の側壁表面を流れる暗電流成分(表面リーク電流)を低減することが可能となる。
また、上述のように、(111)B基板1、及び、第1絶縁膜3に設けられた六角柱状の開口部3Xを用いることで、後述するように、成膜によって、側面が第1絶縁膜3に接する六角柱状の受光層4を形成することが可能である。
Therefore, as described above, the peripheral length required to obtain the same cross-sectional area in the light-receiving layer 4 can be reduced by about 7% by making the cross-sectional shape of the light-receiving layer 4 not hexagonal but hexagonal. .
Thereby, the dark current component (surface leakage current) flowing on the side wall surface of the light receiving layer 4 can be reduced.
Further, as described above, by using the (111) B substrate 1 and the hexagonal columnar opening 3X provided in the first insulating film 3, the side surface is first insulated by film formation as will be described later. It is possible to form a hexagonal columnar light receiving layer 4 in contact with the film 3.

このため、エッチングによって受光層4を形成することが不要となり、受光層4の側壁表面におけるエッチングによるダメージや大気に晒されることによる酸化を抑制することが可能となる。
これにより、受光層4の側壁表面を流れる暗電流成分を低減することが可能となる。
ここで、(111)B基板1は、面指数が(111)Bの基板、即ち、面方位が(111)B面の基板である。
For this reason, it becomes unnecessary to form the light receiving layer 4 by etching, and it is possible to suppress damage due to etching on the side wall surface of the light receiving layer 4 and oxidation due to exposure to the atmosphere.
Thereby, the dark current component flowing on the side wall surface of the light receiving layer 4 can be reduced.
Here, the (111) B substrate 1 is a substrate having a (111) B surface index, that is, a substrate having a (111) B surface orientation.

本実施形態では、(111)B基板1は、InAs、GaSb、GaAs、InPのいずれかからなる。
第1電極層2及び第2電極層5は、受光層4を挟むように設けられており、(111)B基板1の上方に、第1電極層2、受光層4、第2電極層5が順に積層されて半導体積層体が構成されている。
In the present embodiment, the (111) B substrate 1 is made of any one of InAs, GaSb, GaAs, and InP.
The first electrode layer 2 and the second electrode layer 5 are provided so as to sandwich the light receiving layer 4. The first electrode layer 2, the light receiving layer 4, and the second electrode layer 5 are disposed above the (111) B substrate 1. Are stacked in order to form a semiconductor stacked body.

ここで、第1電極層2は、InAsからなるものとするのが好ましい。
第2電極層5は、InAs又はGaSbからなるものとするか、これらを積層したものとするのが好ましい。
受光層4は、光吸収層であって、ここでは、赤外線を吸収してキャリアを生成する赤外線吸収層である。
Here, the first electrode layer 2 is preferably made of InAs.
The second electrode layer 5 is preferably made of InAs or GaSb, or laminated.
The light-receiving layer 4 is a light absorption layer, and here is an infrared absorption layer that absorbs infrared rays to generate carriers.

本実施形態では、受光層4は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれかの材料からなるか、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む混晶からなるか、又は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む超格子からなる。
例えば、受光層4は、InAsやGaSbなどのナローギャップ半導体からなる超格子構造やそれらの混晶からなるものとすれば良い。また、例えば、GaSb基板上に、GaSb基板に格子定数の近いGaSb、InAs、AlSbなどの材料を用いて超格子構造を形成して受光層4とすることで、中赤外線(3〜5μm)、遠赤外線(8〜12μm)領域の赤外線を検出できるようになり、例えばセキュリティ分野などへの応用が可能となる。
In the present embodiment, the light-receiving layer 4 is made of any material of InAs, InSb, GaSb, and AlSb, or is made of a mixed crystal containing any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb, or InAs. , InSb, GaSb, and AlSb.
For example, the light-receiving layer 4 may be made of a superlattice structure made of a narrow gap semiconductor such as InAs or GaSb or a mixed crystal thereof. In addition, for example, by forming a superlattice structure on a GaSb substrate using a material such as GaSb, InAs, and AlSb having a lattice constant close to that of the GaSb substrate to form the light-receiving layer 4, mid-infrared (3 to 5 μm) Infrared rays in the far-infrared (8 to 12 μm) region can be detected, and application to the security field, for example, becomes possible.

第1絶縁膜3は、少なくとも受光層4の側面を覆うように設けられていれば良い。
ここで、第1絶縁膜3及び第2絶縁膜6は、SiN、SiO、SiONのいずれかの材料からなるか、又は、SiN、SiO、SiONのいずれか2種類以上を積層してなるものとし、第1絶縁膜3は、少なくとも受光層4の側面に接する領域がSiNからなるものとするのが好ましい。
The first insulating film 3 may be provided so as to cover at least the side surface of the light receiving layer 4.
Here, the first insulating film 3 and the second insulating film 6, SiN, or consist of any of the materials SiO 2, SiON, or, SiN, formed by laminating one or two or more kinds of SiO 2, SiON The first insulating film 3 is preferably made of SiN at least in a region in contact with the side surface of the light receiving layer 4.

本実施形態では、第1電極層2上に第1電極7が設けられており、第2電極層5上に第2電極8が設けられている。
また、図2に示すように、受光層4は、(111)B基板1の表面に沿う方向の断面積が第2電極層5よりも小さくなっているものとしても良い。
上述のように構成される本実施形態の赤外線検出器は、以下のようにして製造することができる。
In the present embodiment, the first electrode 7 is provided on the first electrode layer 2, and the second electrode 8 is provided on the second electrode layer 5.
Further, as shown in FIG. 2, the light receiving layer 4 may have a cross-sectional area in the direction along the surface of the (111) B substrate 1 that is smaller than that of the second electrode layer 5.
The infrared detector of the present embodiment configured as described above can be manufactured as follows.

つまり、本実施形態の赤外線検出器の製造方法は、(111)B基板1の上方に、第1電極層2を形成する工程と、第1電極層2上に、六角柱状の開口部3Xを有する第1絶縁膜3を形成する工程と、第1電極層2上、かつ、六角柱状の開口部3Xに、側面が第1絶縁膜3に接するように六角柱状の受光層4を形成する工程と、受光層4上に、第2電極層5を形成する工程と、第2電極層5を覆うように第2絶縁膜6を形成する工程とを含む(例えば図1、図2参照)。   That is, in the manufacturing method of the infrared detector of the present embodiment, the step of forming the first electrode layer 2 above the (111) B substrate 1 and the hexagonal column-shaped opening 3X on the first electrode layer 2 are formed. A step of forming the first insulating film 3 and a step of forming the hexagonal columnar light-receiving layer 4 on the first electrode layer 2 and in the hexagonal columnar opening 3X so that the side surface is in contact with the first insulating film 3. And a step of forming the second electrode layer 5 on the light receiving layer 4 and a step of forming the second insulating film 6 so as to cover the second electrode layer 5 (see, for example, FIGS. 1 and 2).

本実施形態では、上述の第2絶縁膜6を形成する工程の後に、第1電極層2及び第2電極層5の一部を露出させ、第1電極7及び第2電極8を形成する工程を含む(例えば図1、図2参照)。
ところで、上述のような構成及び製造方法を採用しているのは、以下の理由による。
赤外線検出器では、水銀カドミウムテルル(Mercury Cadmium Telluride:MCT)に変わる次世代の材料として、タイプII超格子(Type II Superlattices:T2SL)が期待されており、現在、盛んに研究されている。
In the present embodiment, after the step of forming the second insulating film 6 described above, a step of exposing the first electrode layer 2 and part of the second electrode layer 5 to form the first electrode 7 and the second electrode 8. (See, for example, FIGS. 1 and 2).
By the way, the reason for adopting the above-described configuration and manufacturing method is as follows.
In the infrared detector, a type II superlattices (T2SL) is expected as a next-generation material to be replaced with mercury cadmium telluride (MCT), and is actively studied.

多くは、GaSb基板上に、GaSb基板に格子定数の近いGaSb、InAs、AlSbなどの材料を用いて超格子構造を形成し、それを赤外線吸収層(受光層)とすることで、中赤外線(3〜5μm)、遠赤外線(8〜12μm)領域の赤外線を検出できるようにし、例えばセキュリティ分野などへの応用を可能としている。
しかしながら、T2SLを用いた赤外線検出器では、暗電流の低減が課題となっている。
In many cases, a superlattice structure is formed on a GaSb substrate using a material such as GaSb, InAs, or AlSb, which has a lattice constant close to that of the GaSb substrate, and is used as an infrared absorption layer (light receiving layer). 3-5 [mu] m), far infrared (8-12 [mu] m) infrared rays can be detected, and application to the security field, for example, is possible.
However, in the infrared detector using T2SL, reduction of dark current is a problem.

ここで、赤外線検出器の暗電流Iは、次式で表される。
=IBulk+ISurface
このように、赤外線検出器の暗電流Iは、受光層の内部を流れるバルク成分IBulkと受光層の側壁表面を流れる成分ISurfaceの和で表される。
赤外線検出器を高性能化するにあたり、受光層の側壁表面を流れる暗電流成分を低減する必要がある。
Here, the dark current I d of the infrared detector is expressed by the following equation.
I d = I Bulk + I Surface
Thus, the dark current I d of the infrared detector is expressed by the sum of components I Surface flowing sidewall surface of the light receiving layer and the bulk component I Bulk flowing inside the light-receiving layer.
In order to improve the performance of the infrared detector, it is necessary to reduce the dark current component flowing on the side wall surface of the light receiving layer.

しかしながら、従来は、エッチングなどによって受光層の一部を除去することで、受光層(画素)の断面形状を四角形状としている。
また、エッチングなどによって、受光層の側面に生成物や不純物が付着したり、プロセス過程で受光層の側面が大気に晒され、その表面が酸化したりすることによって、暗電流増大の原因となっている。
However, conventionally, by removing a part of the light receiving layer by etching or the like, the cross-sectional shape of the light receiving layer (pixel) is made to be a square shape.
In addition, products and impurities adhere to the side surface of the light-receiving layer due to etching, etc., or the side surface of the light-receiving layer is exposed to the atmosphere during the process, causing the surface to oxidize, which causes an increase in dark current. ing.

なお、受光層の側面を絶縁膜でパッシベーションすることで、暗電流を低減することが試みられているが、有効な絶縁膜形成工程は確立されていない。
そこで、上述のような構成及び製造方法を採用している。
以下、本実施形態の赤外線検出器及びその製造方法について、具体例を挙げて、図3〜図10を参照しながら説明する。
Although attempts have been made to reduce dark current by passivation of the side surfaces of the light receiving layer with an insulating film, an effective insulating film forming process has not been established.
Therefore, the above-described configuration and manufacturing method are employed.
Hereinafter, the infrared detector and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

この具体例では、赤外線検出器は、図3に示すように、n型GaSb(111)B基板1Aの上方にGaSbバッファー層9及びInAsSbエッチングストッパー層10を介してn型InAs第1電極層2Aを備える。
また、このn型InAs第1電極層2A上に、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜3Aを備え、さらに、n型InAs第1電極層2A上、かつ、六角柱状の開口部3Xに、側面がSiO第1絶縁膜3Aに接するように、InAsとGaSbの超格子からなる六角柱状の受光層4Aを備える。
In this specific example, as shown in FIG. 3, the infrared detector has an n-type InAs first electrode layer 2A via a GaSb buffer layer 9 and an InAsSb etching stopper layer 10 above an n-type GaSb (111) B substrate 1A. Is provided.
In addition, a SiO 2 first insulating film 3A having a hexagonal column-shaped opening 3X is provided on the n-type InAs first electrode layer 2A, and the n-type InAs first electrode layer 2A is formed on the n-type InAs first electrode layer 2A. The portion 3X includes a hexagonal columnar light receiving layer 4A made of a superlattice of InAs and GaSb so that the side surface is in contact with the SiO 2 first insulating film 3A.

そして、受光層4A上にp型GaSb/n型InAs第2電極層5Aを備え、このp型GaSb/n型InAs第2電極層5Aを覆うSiO第2絶縁膜6Aを備える。
また、n型InAs第1電極層2Aとp型GaSb/n型InAs第2電極層5Aのそれぞれの表面に接するように第1電極7及び第2電極8を備え、それ以外の表面は、SiO第1絶縁膜3A及びSiO第2絶縁膜6Aで覆われている。
Then, a p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A is provided on the light-receiving layer 4A, and a SiO 2 second insulating film 6A covering the p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A is provided.
Further, the first electrode 7 and the second electrode 8 are provided so as to be in contact with the surfaces of the n-type InAs first electrode layer 2A and the p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A, and the other surfaces are made of SiO 2 2 The first insulating film 3A and the SiO 2 second insulating film 6A are covered.

このような構造を有する赤外線検出器は、以下のようにして製造することができる。
ここでは、n型GaSb(111)B基板1A上に、赤外線検出器を構成する半導体積層構造をエピタキシャル成長させる。
つまり、エピタキシャル成長層は、GaSbバッファー層9、InAsSbエッチングストッパー層10、n型InAs第1電極層2A、InAsとGaSbの超格子からなる受光層4A、p型GaSb/n型InAs第2電極層5Aで構成される。
The infrared detector having such a structure can be manufactured as follows.
Here, the semiconductor multilayer structure constituting the infrared detector is epitaxially grown on the n-type GaSb (111) B substrate 1A.
That is, the epitaxial growth layer includes a GaSb buffer layer 9, an InAsSb etching stopper layer 10, an n-type InAs first electrode layer 2A, a light-receiving layer 4A composed of a superlattice of InAs and GaSb, and a p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A. Consists of.

具体的には、赤外線検出器を構成する半導体積層構造の各層は、例えば、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)によって形成する。
まず、n型GaSb(111)B基板1Aを、MBE装置の基板導入室の中に導入する。なお、n型GaSb(111)B基板1Aは、準備室において脱ガス処理される。
次に、超高真空に保持された成長室へ搬送する。
Specifically, each layer of the semiconductor multilayer structure constituting the infrared detector is formed by, for example, molecular beam epitaxy (MBE).
First, the n-type GaSb (111) B substrate 1A is introduced into the substrate introduction chamber of the MBE apparatus. Note that the n-type GaSb (111) B substrate 1A is degassed in the preparation chamber.
Next, it is transported to a growth chamber held in an ultrahigh vacuum.

成長室に搬送されたn型GaSb(111)B基板1Aは、表面の酸化膜を除去するために、Sb雰囲気下で加熱される。
このようにして酸化膜を除去した後、基板表面の平坦性を良くするために、図4に示すように、n型GaSb(111)B基板1A上に、GaSbバッファー層9を、例えば基板温度約500℃で約100nm成長させる。
The n-type GaSb (111) B substrate 1A transferred to the growth chamber is heated in an Sb atmosphere in order to remove the oxide film on the surface.
After the oxide film is removed in this way, in order to improve the flatness of the substrate surface, a GaSb buffer layer 9 is formed on the n-type GaSb (111) B substrate 1A as shown in FIG. Grow about 100 nm at about 500 ° C.

次に、図5に示すように、GaSbバッファー層9上に、InAsSbエッチングストッパー層10を、例えば約300nm成長させる。
この場合、InAsSb層の混晶組成は、GaSbに格子整合するように設定することが好ましい。例えば、InAs0.91Sb0.09である。
次に、図5に示すように、例えばSiドーピングをした電子濃度が約1×1018cm−3のn型InAs第1電極層2Aを、例えば約30nm成長させる。
Next, as illustrated in FIG. 5, an InAsSb etching stopper layer 10 is grown on the GaSb buffer layer 9 by, for example, about 300 nm.
In this case, the mixed crystal composition of the InAsSb layer is preferably set so as to lattice match with GaSb. For example, InAs 0.91 Sb 0.09 .
Next, as illustrated in FIG. 5, for example, an n-type InAs first electrode layer 2 </ b> A having an Si-doped electron concentration of about 1 × 10 18 cm −3 is grown, for example, about 30 nm.

次に、図6、図7に示すように、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜(SiOマスク)3Aを形成する。
つまり、n型InAs第1電極層2Aまでを成膜した基板1Aを、MBE装置から取り出し、図6に示すように、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて、SiO膜3Aを例えば約1000nm形成する。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, a SiO 2 first insulating film (SiO 2 mask) 3A having hexagonal columnar openings 3X is formed.
That is, the substrate 1A on which the n-type InAs first electrode layer 2A has been formed is taken out of the MBE apparatus and, as shown in FIG. 6, for example, using a chemical vapor deposition (CVD) method, SiO 2 For example, the film 3A is formed with a thickness of about 1000 nm.

次に、図7に示すように、例えば電子線描画(Electron Lithography:EB)と、薬液などによるエッチングを行なうことによって、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜3Aを備えるテンプレート基板11を形成する。
次に、このテンプレート基板11を、再び、MBE装置の成長室に導入し、図8に示すように、InAsとGaSbの超格子からなる六角柱状の受光層4Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 7, for example, a template substrate provided with a SiO 2 first insulating film 3A having hexagonal columnar openings 3X by performing electron beam lithography (EB) and etching with a chemical solution or the like. 11 is formed.
Next, this template substrate 11 is again introduced into the growth chamber of the MBE apparatus, and as shown in FIG. 8, a hexagonal columnar light receiving layer 4A made of a superlattice of InAs and GaSb is formed.

例えば、以下のように、キャリア濃度の異なる3種類の超格子を積層することによって受光層4Aを形成する。
つまり、まず、n型の超格子を形成する。
ここでは、電子濃度が約5×1017cm−3のn型InAsを約2.2nm、アンドープのGaSbを約2nm形成する。
For example, the light receiving layer 4A is formed by stacking three types of superlattices having different carrier concentrations as follows.
That is, first, an n-type superlattice is formed.
Here, n-type InAs having an electron concentration of about 5 × 10 17 cm −3 is formed with about 2.2 nm, and undoped GaSb is formed with about 2 nm.

例えば、InAsを成膜する時、InとAsを交互に供給することによって、SiO第1絶縁膜3Aの六角柱状の開口部3XにのみInAsを形成することができる。また、(111)B基板1Aを用いているため、基板表面に垂直な側面を有し、側面がSiO第1絶縁膜3Aに接するように、六角柱状に成膜することが可能である。また、GaSbも同様に形成する。 For example, when InAs is deposited, InAs can be formed only in the hexagonal columnar opening 3X of the SiO 2 first insulating film 3A by alternately supplying In and As. In addition, since the (111) B substrate 1A is used, it can be formed in a hexagonal column shape so that the side surface is perpendicular to the substrate surface and the side surface is in contact with the SiO 2 first insulating film 3A. GaSb is also formed in the same manner.

なお、InAsとGaSbの界面に、GaSb基板に格子整合するようにInSbを成膜しても良い。
ここでは、このようなInAsとGaSbの成膜を、例えば約200nmの厚さになるまで繰り返す。
次いで、i型の超格子を形成する。
Note that an InSb film may be formed at the interface between InAs and GaSb so as to lattice match with the GaSb substrate.
Here, such film formation of InAs and GaSb is repeated until the thickness reaches, for example, about 200 nm.
Next, an i-type superlattice is formed.

ここでは、アンドープのInAs、GaSbを、それぞれ、約2.2nm、約2nm形成する。
成膜方法は、n型超格子の場合と同様とすれば良い。
ここでは、このようなInAsとGaSbの成膜を、例えば約600nmの厚さになるまで繰り返す。
Here, undoped InAs and GaSb are formed at about 2.2 nm and about 2 nm, respectively.
The film forming method may be the same as that for the n-type superlattice.
Here, such film formation of InAs and GaSb is repeated until the thickness becomes, for example, about 600 nm.

次いで、p型の超格子を形成する。
ここでは、アンドープのInAsを約2.2nm、正孔濃度が約5×1017cm−3のp型GaSbを約2nm形成する。
成膜方法は、n型超格子の場合と同様とすれば良い。
ここでは、このようなInAsとGaSbの成膜を、例えば約200nmの厚さになるまで繰り返す。
Next, a p-type superlattice is formed.
Here, about 2.2 nm of undoped InAs and about 2 nm of p-type GaSb having a hole concentration of about 5 × 10 17 cm −3 are formed.
The film forming method may be the same as that for the n-type superlattice.
Here, such film formation of InAs and GaSb is repeated until the thickness reaches, for example, about 200 nm.

次に、図9に示すように、p型GaSb/n型InAs第2電極層5Aを形成する。
ここでは、正孔濃度が約1×1018cm−3のp型GaSbを約100nm形成し、次いで、電子濃度が約1×1018cm−3のn型InAsを約30nm形成する。成膜方法はn型超格子の場合と同様とすれば良い。
なお、ここでは、テンプレート基板11の第1絶縁膜3Aの膜厚と同程度の膜厚になるように受光層4Aを形成し、その上に第2電極層5Aを形成しており、第2電極層5Aの全部が第1絶縁膜3Aの上面よりも上側に位置しているが、これに限られるものではない。
Next, as shown in FIG. 9, a p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A is formed.
Here, about 100 nm of p-type GaSb having a hole concentration of about 1 × 10 18 cm −3 is formed, and then about 30 nm of n-type InAs having an electron concentration of about 1 × 10 18 cm −3 is formed. The film forming method may be the same as that for the n-type superlattice.
Here, the light receiving layer 4A is formed so as to have a film thickness comparable to the film thickness of the first insulating film 3A of the template substrate 11, and the second electrode layer 5A is formed on the light receiving layer 4A. The entire electrode layer 5A is located above the upper surface of the first insulating film 3A, but is not limited to this.

例えば、テンプレート基板11の第1絶縁膜3Aの膜厚よりも薄く受光層4Aを形成し、その上に第2電極層5Aを形成して、第2電極層5Aの一部が第1絶縁膜3Aの上面よりも上側に位置するようにしても良い。
また、ここでは、六角柱状の受光層4Aの上に、基板1Aの表面に沿う方向の断面積が受光層4Aと同程度の六角柱状の第2電極層5Aを形成しているが、これに限られるものではなく、六角柱状の受光層4Aの上に、基板1Aの表面に沿う方向の断面積が受光層4Aよりも大きい六角柱状の第2電極層5Aを形成しても良い(例えば図2参照)。
For example, the light receiving layer 4A is formed thinner than the thickness of the first insulating film 3A of the template substrate 11, the second electrode layer 5A is formed thereon, and part of the second electrode layer 5A is the first insulating film. It may be positioned above the upper surface of 3A.
Here, the hexagonal column-shaped second electrode layer 5A having the same cross-sectional area as the light-receiving layer 4A along the surface of the substrate 1A is formed on the hexagonal columnar light-receiving layer 4A. The hexagonal column-shaped second electrode layer 5A having a cross-sectional area in the direction along the surface of the substrate 1A larger than that of the light-receiving layer 4A may be formed on the hexagonal columnar light-receiving layer 4A. 2).

次に、図10に示すように、p型GaSb/n型InAs第2電極層5Aを覆うように、SiO第2絶縁膜6Aを形成する。
次に、図10に示すように、マスクを用いたエッチングによって、n型InAs第1電極層2Aの一部及びp型GaSb/n型InAs第2電極層5Aの一部が露出するように、SiO第1絶縁膜3A及びSiO第2絶縁膜6Aを選択的にエッチングし、例えばTi/Pt/Auからなる第1電極7及び第2電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a SiO 2 second insulating film 6A is formed so as to cover the p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A.
Next, as shown in FIG. 10, by etching using a mask, a part of the n-type InAs first electrode layer 2A and a part of the p-type GaSb / n-type InAs second electrode layer 5A are exposed. The SiO 2 first insulating film 3A and the SiO 2 second insulating film 6A are selectively etched to form a first electrode 7 and a second electrode 8 made of, for example, Ti / Pt / Au.

この際、受光層4Aの側面が露出しないように選択的にエッチングすることで、受光層4Aの側面の汚染や酸化を防ぐことができる。
このようにして、赤外線検出器を製造することができる。
上述のように構成され、このようにして製造される赤外線検出器によれば、受光層4A(画素)の断面形状が六角形であるため、一般的な画素形状である四角形に比べて、同じ画素面積に対して、画素周辺長が小さくなる。このため、受光層4Aの側壁表面を流れる暗電流を低減することができる。
At this time, contamination and oxidation of the side surface of the light receiving layer 4A can be prevented by selectively etching so that the side surface of the light receiving layer 4A is not exposed.
In this way, an infrared detector can be manufactured.
According to the infrared detector configured as described above and manufactured in this way, the cross-sectional shape of the light receiving layer 4A (pixel) is a hexagon, and therefore is the same as that of a square having a general pixel shape. The pixel peripheral length becomes smaller with respect to the pixel area. For this reason, the dark current which flows through the side wall surface of the light receiving layer 4A can be reduced.

また、受光層4A(画素)を成膜によって柱状に形成することが可能であるため、エッチングによって受光層4A(画素)を形成する工程が不要となり、少なくとも受光層4Aの側壁表面のエッチングによるダメージや大気に晒されることによる酸化を抑制できる。これにより、受光層4Aの側壁表面を流れる暗電流成分が低減することが可能となる。
なお、この具体例の構成は、効果が得られる範囲で適宜変更しても良い。
Further, since the light receiving layer 4A (pixel) can be formed in a columnar shape by film formation, a step of forming the light receiving layer 4A (pixel) by etching is not required, and at least damage caused by etching of the sidewall surface of the light receiving layer 4A. Oxidation due to exposure to the atmosphere. Thereby, the dark current component flowing on the side wall surface of the light receiving layer 4A can be reduced.
In addition, you may change suitably the structure of this example in the range with which an effect is acquired.

例えば、この具体例では、受光層4AをInAsとGaSbの超格子としているが、吸収波長に応じて各層の厚さを適宜変更しても良い。また、超格子はInAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2つ以上から構成されていても良い。また、赤外領域に応答する材料であれば、これらの混晶から受光層4Aが構成されていても良い。例えばInAs1−aSb(0≦a≦1)であっても良い。 For example, in this specific example, the light receiving layer 4A is a superlattice of InAs and GaSb, but the thickness of each layer may be appropriately changed according to the absorption wavelength. The superlattice may be composed of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb. In addition, the light receiving layer 4A may be made of these mixed crystals as long as the material responds to the infrared region. For example, InAs 1-a Sb a (0 ≦ a ≦ 1) may be used.

また、第1電極層2AはInAsとしているが、GaSbであっても良い。
但し、自然酸化膜の取り扱いやすさの点では、InAsの方が好ましい。つまり、第1電極層2A上に、六角柱状の開口部3Xを有する第1絶縁膜3Aを形成するためにエッチングを行なう際に、第1電極層2Aの表面に自然酸化膜が形成されると、これがリーク電流を増加させる要因となるが、InAsは自然酸化膜が形成されにくいため、InAsを用いるのが好ましい。
The first electrode layer 2A is InAs, but may be GaSb.
However, InAs is preferable from the viewpoint of easy handling of the natural oxide film. That is, when etching is performed to form the first insulating film 3A having the hexagonal columnar opening 3X on the first electrode layer 2A, a natural oxide film is formed on the surface of the first electrode layer 2A. This increases the leakage current, but it is preferable to use InAs because a natural oxide film is difficult to form in InAs.

また、テンプレート基板11上に受光層4Aを成長する前に、テンプレート基板11の開口部3Xの第1電極層2Aの表面の自然酸化膜を除去した後、受光層4Aを成膜する前に、第1電極層2Aと同じ材料を成膜して表面を平坦化しても良い。
また、ドーピングする不純物をSiやBeとしているが、これら以外であっても良い。例えばn型不純物としてTeを用いても良い。
Further, before growing the light receiving layer 4A on the template substrate 11, after removing the natural oxide film on the surface of the first electrode layer 2A of the opening 3X of the template substrate 11, before forming the light receiving layer 4A, The same material as the first electrode layer 2A may be deposited to planarize the surface.
Further, the impurity to be doped is Si or Be, but other impurities may be used. For example, Te may be used as the n-type impurity.

また、赤外線検出器を構成する半導体積層構造の積層方法をMBE法としているが、例えばMOCVD法やその他の積層構造が作製可能な方法であっても良い。
また、赤外線検出器の構造をpin型としているが、i層がn型又はp型になっていても良い。
また、赤外線検出器の構造において、エッチングストッパー層10はなくても良い。また、基板1Aやバッファー層9が除去されていても良い。
In addition, although the semiconductor layered structure of the infrared detector is formed by the MBE method, for example, the MOCVD method or a method capable of producing another stacked structure may be used.
Moreover, although the structure of the infrared detector is a pin type, the i layer may be an n type or a p type.
Further, in the structure of the infrared detector, the etching stopper layer 10 may not be provided. Further, the substrate 1A and the buffer layer 9 may be removed.

ところで、暗電流を抑制するために、受光層4と第2電極層5との間及び受光層4と第1電極層2との間の少なくとも一方に、バリア層12を備えるものとしても良い(例えば図11参照)。
例えば、図11に示すように、受光層4Bと第2電極層5Bとの間にバリア層12が挿入されていても良い。これを第1変形例という。
By the way, in order to suppress the dark current, a barrier layer 12 may be provided between at least one of the light receiving layer 4 and the second electrode layer 5 and between the light receiving layer 4 and the first electrode layer 2 ( For example, see FIG.
For example, as shown in FIG. 11, a barrier layer 12 may be inserted between the light receiving layer 4B and the second electrode layer 5B. This is referred to as a first modification.

この第1変形例では、赤外線検出器は、n型InAs(111)B基板1Bの上方にInAsバッファー層9Aを介してn型InAs第1電極層2Aを備える。
また、このn型InAs第1電極層2A上に、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜3Aを備え、さらに、n型InAs第1電極層2A上、かつ、六角柱状の開口部3Xに、側面がSiO第1絶縁膜3Aに接するように、InAsからなる六角柱状の受光層4Bを備える。
In this first modification, the infrared detector includes an n-type InAs first electrode layer 2A above an n-type InAs (111) B substrate 1B via an InAs buffer layer 9A.
In addition, a SiO 2 first insulating film 3A having a hexagonal column-shaped opening 3X is provided on the n-type InAs first electrode layer 2A, and the n-type InAs first electrode layer 2A is formed on the n-type InAs first electrode layer 2A. The portion 3X is provided with a hexagonal columnar light-receiving layer 4B made of InAs so that the side surface is in contact with the SiO 2 first insulating film 3A.

そして、受光層4B上にアンドープAlAsSbバリア層12A及びn型InAs第2電極層5Bを備え、これらのアンドープAlAsSbバリア層12A及びn型InAs第2電極層5Bを覆うSiO第2絶縁膜6Aを備える。
また、n型InAs第1電極層2Aとn型InAs第2電極層5Bのそれぞれの表面に接するように第1電極7及び第2電極8を備え、それ以外の表面は、SiO第1絶縁膜3A及びSiO第2絶縁膜6Aで覆われている。
Then, the undoped AlAsSb barrier layer 12A and the n-type InAs second electrode layer 5B are provided on the light receiving layer 4B, and the SiO 2 second insulating film 6A covering the undoped AlAsSb barrier layer 12A and the n-type InAs second electrode layer 5B is provided. Prepare.
In addition, the first electrode 7 and the second electrode 8 are provided so as to be in contact with the surfaces of the n-type InAs first electrode layer 2A and the n-type InAs second electrode layer 5B, and the other surfaces are made of SiO 2 first insulation. The film 3A and the SiO 2 second insulating film 6A are covered.

このような構造を有する赤外線検出器は、以下のようにして製造することができる。
ここでは、n型InAs(111)B基板1B上に、赤外線検出器を構成する半導体積層構造をエピタキシャル成長させる。つまり、エピタキシャル成長層は、InAsバッファー層9A、n型InAs第1電極層2A、InAsからなる受光層4B、アンドープAlAsSbバリア層12A、n型InAs第2電極層5Bで構成される。
The infrared detector having such a structure can be manufactured as follows.
Here, the semiconductor multilayer structure constituting the infrared detector is epitaxially grown on the n-type InAs (111) B substrate 1B. That is, the epitaxial growth layer includes the InAs buffer layer 9A, the n-type InAs first electrode layer 2A, the light-receiving layer 4B made of InAs, the undoped AlAsSb barrier layer 12A, and the n-type InAs second electrode layer 5B.

具体的には、赤外線検出器構造を構成する半導体積層構造の各層は、例えば、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)によって形成する。
まず、n型InAs(111)B基板1Bを、MBE装置の基板導入室の中に導入する。なお、n型InAs(111)B基板1Bは、準備室において脱ガス処理される。
次に、超高真空に保持された成長室へ搬送する。
Specifically, each layer of the semiconductor stacked structure constituting the infrared detector structure is formed by, for example, molecular beam epitaxy (MBE).
First, the n-type InAs (111) B substrate 1B is introduced into the substrate introduction chamber of the MBE apparatus. The n-type InAs (111) B substrate 1B is degassed in the preparation chamber.
Next, it is transported to a growth chamber held in an ultrahigh vacuum.

成長室に搬送されたn型InAs(111)B基板1Bは、表面の酸化膜を除去するために、As雰囲気下で加熱される。
このようにして酸化膜を除去した後、基板表面の平坦性を良くするために、図12に示すように、n型InAs(111)B基板1B上に、InAsバッファー層9Aを、例えば基板温度約500℃で約100nm成長させる。
The n-type InAs (111) B substrate 1B transferred to the growth chamber is heated in an As atmosphere in order to remove the oxide film on the surface.
After removing the oxide film in this way, in order to improve the flatness of the substrate surface, as shown in FIG. 12, an InAs buffer layer 9A is formed on the n-type InAs (111) B substrate 1B, for example, at the substrate temperature. Grow about 100 nm at about 500 ° C.

次に、図13に示すように、InAsバッファー層9A上に、例えばSiドーピングをした電子濃度が約1×1018cm−3のn型InAs第1電極層2Aを、例えば約300nm成長させる。
次に、図14、図15に示すように、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜3Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 13, an n-type InAs first electrode layer 2A having, for example, a Si-doped electron concentration of about 1 × 10 18 cm −3 is grown on the InAs buffer layer 9A, for example, about 300 nm.
Next, as shown in FIGS. 14 and 15, a SiO 2 first insulating film 3A having a hexagonal columnar opening 3X is formed.

つまり、n型InAs第1電極層2Aまでを成膜した基板1Bを、MBE装置から取り出し、図14に示すように、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて、SiO膜3Aを例えば約1000nm形成する。
次に、図15に示すように、例えば電子線描画(Electron Lithography:EB)と、薬液などによるエッチングを行なうことによって、六角柱状の開口部3Xを有するSiO第1絶縁膜3Aを備えるテンプレート基板11Aを形成する。
That is, the substrate 1B on which the n-type InAs first electrode layer 2A has been formed is taken out from the MBE apparatus and, as shown in FIG. 14, for example, using a chemical vapor deposition (CVD) method, SiO 2 For example, the film 3A is formed with a thickness of about 1000 nm.
Next, as shown in FIG. 15, a template substrate including a SiO 2 first insulating film 3A having hexagonal columnar openings 3X, for example, by performing electron beam lithography (EB) and etching with a chemical solution or the like. 11A is formed.

次に、このテンプレート基板11Aを、再び、MBE装置の成長室に導入し、図16に示すように、InAsからなる六角柱状の受光層4Bを形成する。ここでは、Siをドーピングした電子濃度が約2×1016cm−3のn型InAsを約1000nm形成する。
この場合、例えば、InとAsを交互に供給することによって、SiO第1絶縁膜3Aの六角柱状の開口部3XにのみInAsを形成することができる。
Next, this template substrate 11A is again introduced into the growth chamber of the MBE apparatus, and a hexagonal columnar light-receiving layer 4B made of InAs is formed as shown in FIG. Here, about 1000 nm of n-type InAs having an electron concentration of about 2 × 10 16 cm −3 doped with Si is formed.
In this case, for example, InAs can be formed only in the hexagonal columnar opening 3X of the SiO 2 first insulating film 3A by alternately supplying In and As.

また、(111)B基板1Bを用いているため、基板表面に垂直な側面を有し、側面がSiO第1絶縁膜3Aに接するように、六角柱状に成膜することが可能である。
次に、図17に示すように、アンドープAlAsSbバリア層12Aを形成する。ここでは、アンドープAlAs0.15Sb0.85層を約100nm形成する。成膜方法は、受光層4Bの場合と同様にすれば良い。
Further, since the (111) B substrate 1B is used, it can be formed in a hexagonal column shape so that the side surface is perpendicular to the substrate surface and the side surface is in contact with the SiO 2 first insulating film 3A.
Next, as shown in FIG. 17, an undoped AlAsSb barrier layer 12A is formed. Here, an undoped AlAs 0.15 Sb 0.85 layer is formed to a thickness of about 100 nm. The film forming method may be the same as in the case of the light receiving layer 4B.

次に、図18に示すように、n型InAs第2電極層5Bを形成する。ここでは、Siをドーピングした電子濃度が約1×1018cm−3のn型InAsを約100nm形成する。成膜方法は受光層4Bの場合と同様とすれば良い。
なお、ここでは、テンプレート基板11Aの第1絶縁膜3Aの膜厚と同程度の膜厚になるように受光層4Bを形成し、その上にバリア層12A及び第2電極層5Bを形成しており、バリア層12A及び第2電極層5Bの全部が第1絶縁膜3Aの上面よりも上側に位置しているが、これに限られるものではない。
Next, as shown in FIG. 18, the n-type InAs second electrode layer 5B is formed. Here, n-type InAs having an electron concentration of about 1 × 10 18 cm −3 doped with Si is formed to about 100 nm. The film forming method may be the same as in the case of the light receiving layer 4B.
Here, the light receiving layer 4B is formed so as to have a film thickness comparable to the film thickness of the first insulating film 3A of the template substrate 11A, and the barrier layer 12A and the second electrode layer 5B are formed thereon. The barrier layer 12A and the second electrode layer 5B are all located above the upper surface of the first insulating film 3A, but the present invention is not limited to this.

例えば、テンプレート基板11Aの第1絶縁膜3Aの膜厚よりも薄く受光層4Bを形成し、その上にバリア層12A及び第2電極層5Bを形成して、第2電極層5Bの一部あるいは第2電極層5B及びバリア層12Aの一部が第1絶縁膜3Aの上面よりも上側に位置するようにしても良い。
また、ここでは、六角柱状の受光層4Bの上に、基板1Bの表面に沿う方向の断面積が受光層4Bと同程度の六角柱状のバリア層12A及び第2電極層5Bを形成しているが、これに限られるものではなく、六角柱状の受光層4Bの上に、基板1Bの表面に沿う方向の断面積が受光層4Bよりも大きい六角柱状のバリア層12A及び第2電極層5Bを形成しても良い。
For example, the light receiving layer 4B is formed thinner than the thickness of the first insulating film 3A of the template substrate 11A, the barrier layer 12A and the second electrode layer 5B are formed thereon, and a part of the second electrode layer 5B or Part of the second electrode layer 5B and the barrier layer 12A may be positioned above the upper surface of the first insulating film 3A.
Here, the hexagonal columnar barrier layer 12A and the second electrode layer 5B having the same cross-sectional area along the surface of the substrate 1B as the light receiving layer 4B are formed on the hexagonal columnar light receiving layer 4B. However, the present invention is not limited to this. On the hexagonal columnar light-receiving layer 4B, the hexagonal columnar barrier layer 12A and the second electrode layer 5B having a cross-sectional area in the direction along the surface of the substrate 1B larger than that of the light-receiving layer 4B. It may be formed.

次に、図19に示すように、アンドープAlAsSbバリア層12A及びn型InAs第2電極層5Bを覆うように、SiO第2絶縁膜6Aを形成する。
次に、マスクを用いたエッチングによって、n型InAs第1電極層2Aの一部及びn型InAs第2電極層5Bの一部が露出するように、SiO第1絶縁膜3A及びSiO第2絶縁膜6Aを選択的にエッチングし、例えばTi/Pt/Auからなる第1電極7及び第2電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, the SiO 2 second insulating film 6A is formed so as to cover the undoped AlAsSb barrier layer 12A and the n-type InAs second electrode layer 5B.
Next, the SiO 2 first insulating film 3A and the SiO 2 second electrode are exposed by etching using a mask so that a part of the n-type InAs first electrode layer 2A and a part of the n-type InAs second electrode layer 5B are exposed. 2 Insulating film 6A is selectively etched to form first electrode 7 and second electrode 8 made of, for example, Ti / Pt / Au.

このようにして、赤外線検出器を製造することができる。
なお、この第1変形例の構成は、効果が得られる範囲で適宜変更しても良い。
例えば、この第1変形例では、受光層4をInAsからなるものとしているが、これに限られるものではなく、受光層4は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれかの材料からなるものとすれば良い。また、受光層4は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2つ以上から構成される超格子としても良い。また、赤外領域に応答する材料であれば、これらの混晶から受光層4が構成されていても良い。例えばInAs1−aSb(0≦a≦1)であっても良い。
In this way, an infrared detector can be manufactured.
In addition, you may change suitably the structure of this 1st modification in the range with which an effect is acquired.
For example, in the first modified example, the light receiving layer 4 is made of InAs, but is not limited thereto, and the light receiving layer 4 is made of any material of InAs, InSb, GaSb, and AlSb. Just do it. The light receiving layer 4 may be a superlattice composed of any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb. In addition, the light receiving layer 4 may be made of a mixed crystal of any material as long as it is a material that responds to the infrared region. For example, InAs 1-a Sb a (0 ≦ a ≦ 1) may be used.

また、ドーピングする不純物をSiとしているが、Si以外であっても良い。例えばn型不純物としてTeを用いても良い。
また、赤外線検出器を構成する半導体積層構造の積層方法をMBE法としているが、例えばMOCVD法やその他の積層構造が作製可能な方法であっても良い。
また、赤外線検出器の構造をpin型としても良い。
The impurity to be doped is Si, but it may be other than Si. For example, Te may be used as the n-type impurity.
In addition, although the semiconductor layered structure of the infrared detector is formed by the MBE method, for example, the MOCVD method or a method capable of producing another stacked structure may be used.
The structure of the infrared detector may be a pin type.

また、赤外線検出器の構造において、エッチングストッパー層を挿入しても良い。また、基板1Bやバッファー層9Aが除去されていても良い。
ところで、上述の具体例及び第1変形例では、第1絶縁膜3(3A)及び第2絶縁膜6(6A)をSiO膜としているが、これに限られるものではない。
例えば、図20に示すように、第1絶縁膜3をSiN膜3Bとし、第2絶縁膜6をSiO膜6Aとしても良い。これを第2変形例という。この第2変形例では、上述の第1変形例のものにおいて、第1絶縁膜3をSiN膜3Bとしている。
Further, an etching stopper layer may be inserted in the structure of the infrared detector. Further, the substrate 1B and the buffer layer 9A may be removed.
By the way, in the specific example and the first modification described above, the first insulating film 3 (3A) and the second insulating film 6 (6A) are SiO 2 films, but the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 20, the first insulating film 3 may be a SiN film 3B, and the second insulating film 6 may be a SiO 2 film 6A. This is referred to as a second modification. In the second modification, the first insulating film 3 is the SiN film 3B in the first modification described above.

ここでは、テンプレート基板11Bに、六角柱状の開口部3XAを有するSiN第1絶縁膜3B及びSiO第2絶縁膜6Aの一部6AXを形成する。
つまり、まず、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて、SiN膜3Bを約1000nm形成する。次いで、SiO膜6AXを約100nm形成する。
Here, the SiN first insulating film 3B having a hexagonal columnar opening 3XA and a part 6AX of the SiO 2 second insulating film 6A are formed on the template substrate 11B.
That is, first, the SiN film 3B is formed to a thickness of about 1000 nm using, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method. Next, a SiO 2 film 6AX is formed to about 100 nm.

次いで、例えば電子線描画(Electron Lithography:EB)と、薬液などによるエッチングを行なうことによって、六角柱状の開口部3XAを有するSiN第1絶縁膜3B及びSiO第2絶縁膜6Aの一部6AXを備えるテンプレート基板11Bを形成する。
このようなテンプレート基板11Bを用いる場合、テンプレート基板11BのSiN第1絶縁膜3Bの膜厚と同程度の膜厚になるように受光層4(ここではInAsからなる受光層4B)を形成し、その上にテンプレート基板11BのSiO第2絶縁膜6Aの一部6AXの膜厚と同程度の膜厚になるようにバリア層12(ここではアンドープAlAsSbバリア層12A)を形成し、その上に第2電極層5(ここではn型InAs第2電極層5B)を形成した後、第2電極層5を覆うようにSiO第2絶縁膜6Aの残りの部分6AYを形成することになる。この場合、SiO第2絶縁膜6A(6AX,6AY)はバリア層12(12A)及び第2電極層5(5B)を覆うことになる。
Next, for example, by performing electron beam lithography (EB) and etching with a chemical solution or the like, the SiN first insulating film 3B having the hexagonal columnar opening 3XA and the part 6AX of the SiO 2 second insulating film 6A are formed. The template substrate 11B provided is formed.
When such a template substrate 11B is used, the light receiving layer 4 (here, the light receiving layer 4B made of InAs) is formed so as to have a film thickness approximately equal to the film thickness of the SiN first insulating film 3B of the template substrate 11B. A barrier layer 12 (here, an undoped AlAsSb barrier layer 12A) is formed on the template substrate 11B so as to have a film thickness approximately equal to the film thickness of the part 6AX of the SiO 2 second insulating film 6A of the template substrate 11B. After forming the second electrode layer 5 (here, the n-type InAs second electrode layer 5B), the remaining portion 6AY of the SiO 2 second insulating film 6A is formed so as to cover the second electrode layer 5. In this case, the SiO 2 second insulating film 6A (6AX, 6AY) covers the barrier layer 12 (12A) and the second electrode layer 5 (5B).

このようなテンプレート基板11Bを用いることによって、受光層4(4B)の側壁表面がSiN膜3Bによって保護されるため、受光層4(4B)の側壁表面の酸化が抑制されることが期待され、その結果、受光層4(4B)の側壁表面を流れる暗電流を低減することが可能となる。
なお、この第2変形例の構成は、上述の第1変形例の場合と同様に、効果が得られる範囲であれば適宜変更しても良い。
By using such a template substrate 11B, the side wall surface of the light receiving layer 4 (4B) is protected by the SiN film 3B, so that the oxidation of the side wall surface of the light receiving layer 4 (4B) is expected to be suppressed. As a result, it is possible to reduce the dark current flowing on the side wall surface of the light receiving layer 4 (4B).
The configuration of the second modification example may be changed as appropriate as long as the effect can be obtained, as in the case of the first modification example described above.

例えば、テンプレート基板11Bの絶縁膜は、SiN膜とSiON膜によって形成されても良い。また、例えば、上述の具体例のものにおいて、第1絶縁膜3をSiN膜としても良い。
ところで、例えば図21、図22に示すように、上述のように構成される赤外線検出器20を1画素として、複数の画素を平面上に配列して撮像素子(赤外線撮像素子)21を構成することができる。
For example, the insulating film of the template substrate 11B may be formed of a SiN film and a SiON film. For example, in the above-described specific example, the first insulating film 3 may be a SiN film.
By the way, as shown in FIGS. 21 and 22, for example, the infrared detector 20 configured as described above is used as one pixel, and a plurality of pixels are arranged on a plane to form an imaging device (infrared imaging device) 21. be able to.

なお、図21、図22では、上述の第2変形例の赤外線検出器を適用した場合を例示しており、図21中、拡大して示している部分は、受光層4が設けられている部分の基板の表面に沿う方向の断面を示している。
つまり、上述のように構成される赤外線検出器20を1画素として複数の画素が第1絶縁膜3(3B)を挟んで平面上に配列されている赤外線検出器アレイ22を備えるものとして、撮像素子21を構成することができる。
21 and 22 exemplify the case where the infrared detector according to the second modification described above is applied. In FIG. 21, an enlarged portion is provided with the light receiving layer 4. The cross section of the direction along the surface of a partial substrate is shown.
That is, the infrared detector 20 configured as described above is used as one pixel, and a plurality of pixels are arranged on a plane with the first insulating film 3 (3B) interposed therebetween. The element 21 can be configured.

この場合、赤外線検出器アレイ22は、各画素を構成する赤外線検出器20が、第1絶縁膜3(3B)によって分離され、平面上に配列されているものとなる。
ここで、複数の画素20は、図21に示すように、ハニカム状に配列されていることが好ましい。これにより、各画素20を密に配列することができ、高精細な赤外線検出器アレイ22(赤外線撮像素子21)を実現することができる。
In this case, in the infrared detector array 22, the infrared detectors 20 constituting each pixel are separated by the first insulating film 3 (3B) and arranged on a plane.
Here, the plurality of pixels 20 are preferably arranged in a honeycomb shape as shown in FIG. Thereby, the pixels 20 can be arranged densely, and a high-definition infrared detector array 22 (infrared imaging device 21) can be realized.

なお、複数の画素20は、平面上に2次元に配列されていれば良く、ハニカム状に配列されていなくても良い。例えば、マス目状に縦方向及び横方向に並べて配列されているものとしても良いし、ランダムに配列されているものとしても良い。
本実施形態では、図21、図22に示すように、撮像素子21は、赤外線検出器アレイ22に接続され、駆動回路及び読出回路を含むチップ23を備える。
The plurality of pixels 20 need only be two-dimensionally arranged on a plane, and need not be arranged in a honeycomb shape. For example, it may be arranged in a grid in the vertical direction and the horizontal direction, or may be arranged at random.
In this embodiment, as shown in FIGS. 21 and 22, the image sensor 21 includes a chip 23 that is connected to the infrared detector array 22 and includes a drive circuit and a readout circuit.

ここでは、例えば図22に示すように、上述のように構成される赤外線検出器20に備えられる第1電極層2(2A)を、全画素20に共通の共通電極層とし、第1電極7を、赤外線検出器アレイ22の周辺部、即ち、複数の画素20が配列されている領域の周辺部に設けて共通電極としている。
そして、各画素を構成する赤外線検出器20に備えられる第2電極8に表面配線24(金属配線)で接続されたバンプ25(出力電極;ここではInバンプ)を介して、駆動回路及び読出回路を含むチップ23を接続し、また、共通電極としての第1電極7に表面配線26(金属配線)で接続されたバンプ27(共通電極;ここではInバンプ)を介して、駆動回路及び読出回路を含むチップ23を接続している。
Here, for example, as shown in FIG. 22, the first electrode layer 2 (2A) provided in the infrared detector 20 configured as described above is used as a common electrode layer common to all the pixels 20, and the first electrode 7 is used. Are provided in the peripheral part of the infrared detector array 22, that is, in the peripheral part of the region where the plurality of pixels 20 are arranged, as a common electrode.
Then, a drive circuit and a readout circuit are provided via bumps 25 (output electrodes; here, In bumps) connected to the second electrode 8 provided in the infrared detector 20 constituting each pixel by a surface wiring 24 (metal wiring). And a driving circuit and a readout circuit via a bump 27 (common electrode; In bump here) connected to the first electrode 7 as a common electrode by a surface wiring 26 (metal wiring). The chip | tip 23 containing is connected.

ところで、上述のように構成される撮像素子21を備えるものとして、撮像システム(赤外線撮像システム)を構成することができる。
例えば図23に示すように、撮像システム30を、上述のように構成される撮像素子21を含むセンサ部31と、これに接続された制御演算部32と、表示部33とを備えるものとし、センサ部31に入射した赤外線を基にした画像が表示部33に表示されるようにすれば良い。
By the way, an imaging system (infrared imaging system) can be comprised as what is provided with the image pick-up element 21 comprised as mentioned above.
For example, as shown in FIG. 23, the imaging system 30 includes a sensor unit 31 including the imaging device 21 configured as described above, a control calculation unit 32 connected to the sensor unit 31, and a display unit 33. An image based on infrared rays incident on the sensor unit 31 may be displayed on the display unit 33.

この場合、撮像システム30は、上述のように構成される撮像素子21と、撮像素子21に接続された制御演算部32とを備えるものとして構成されることになる。
したがって、本実施形態にかかる赤外線検出器及びその製造方法、撮像素子、撮像システムによれば、受光層4の側面を流れる暗電流を低減し、赤外線検出器の性能を向上させることができるという効果を有する。
In this case, the imaging system 30 is configured to include the imaging element 21 configured as described above and the control calculation unit 32 connected to the imaging element 21.
Therefore, according to the infrared detector and the manufacturing method thereof, the imaging device, and the imaging system according to the present embodiment, the effect of reducing the dark current flowing through the side surface of the light receiving layer 4 and improving the performance of the infrared detector. Have

なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成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可能である。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
(111)B基板の上方に設けられた第1電極層と、
前記第1電極層上に設けられ、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1電極層上、かつ、前記六角柱状の開口部に設けられ、側面が前記第1絶縁膜に接する六角柱状の受光層と、
前記受光層上に設けられた第2電極層と、
前記第2電極層を覆う第2絶縁膜とを備えることを特徴とする赤外線検出器。
In addition, this invention is not limited to the structure described in embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding the above-described embodiment.
(Appendix 1)
A first electrode layer provided above the (111) B substrate;
A first insulating film provided on the first electrode layer and having a hexagonal column-shaped opening;
A hexagonal columnar light-receiving layer provided on the first electrode layer and in the hexagonal columnar opening, and having a side surface in contact with the first insulating film;
A second electrode layer provided on the light receiving layer;
An infrared detector comprising: a second insulating film covering the second electrode layer.

(付記2)
前記受光層は、前記(111)B基板の表面に沿う方向の断面積が前記第2電極層よりも小さいことを特徴とする、付記1に記載の赤外線検出器。
(付記3)
前記受光層と前記第2電極層との間及び前記受光層と前記第1電極層との間の少なくとも一方に、バリア層を備えることを特徴とする、付記1又は2の赤外線検出器。
(Appendix 2)
The infrared detector according to appendix 1, wherein the light receiving layer has a smaller cross-sectional area in a direction along the surface of the (111) B substrate than the second electrode layer.
(Appendix 3)
The infrared detector according to appendix 1 or 2, further comprising a barrier layer between at least one of the light receiving layer and the second electrode layer and between the light receiving layer and the first electrode layer.

(付記4)
前記受光層は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれかの材料からなるか、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む混晶からなるか、又は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む超格子からなることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の赤外線検出器。
(Appendix 4)
The light receiving layer is made of any material of InAs, InSb, GaSb, AlSb, is made of a mixed crystal containing any two or more of InAs, InSb, GaSb, and AlSb, or InAs, InSb, GaSb, The infrared detector according to any one of appendices 1 to 3, wherein the infrared detector is made of a superlattice including any two or more types of AlSb.

(付記5)
前記第1電極層は、InAsからなることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の赤外線検出器。
(付記6)
前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、SiN、SiO、SiONのいずれかの材料からなるか、又は、SiN、SiO、SiONのいずれか2種類以上を積層してなり、
前記第1絶縁膜は、少なくとも前記受光層の側面に接する領域がSiNからなることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載の赤外線検出器。
(Appendix 5)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 4, wherein the first electrode layer is made of InAs.
(Appendix 6)
The first insulating film and said second insulating film, SiN, or consist of any of the materials SiO 2, SiON, or, SiN, formed by laminating one or two or more kinds of SiO 2, SiON,
6. The infrared detector according to any one of appendices 1 to 5, wherein at least a region of the first insulating film in contact with a side surface of the light receiving layer is made of SiN.

(付記7)
前記(111)B基板は、InAs、GaSb、GaAs、InPのいずれかからなることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の赤外線検出器。
(付記8)
付記1〜7のいずれか1項に記載の赤外線検出器を1画素として複数の画素が前記第1絶縁膜を挟んで平面上に配列されている赤外線検出器アレイを備えることを特徴とする撮像素子。
(Appendix 7)
The infrared detector according to any one of appendices 1 to 6, wherein the (111) B substrate is made of any one of InAs, GaSb, GaAs, and InP.
(Appendix 8)
An imaging device comprising an infrared detector array in which the infrared detector according to any one of appendices 1 to 7 is used as one pixel, and a plurality of pixels are arranged on a plane with the first insulating film interposed therebetween. element.

(付記9)
前記複数の画素は、ハニカム状に配列されていることを特徴とする、付記8に記載の撮像素子(21)。
(付記10)
前記赤外線検出器アレイに接続され、駆動回路及び読出回路を含むチップを備えることを特徴とする、付記8又は9に記載の撮像素子。
(Appendix 9)
The imaging device (21) according to appendix 8, wherein the plurality of pixels are arranged in a honeycomb shape.
(Appendix 10)
The imaging device according to appendix 8 or 9, comprising a chip connected to the infrared detector array and including a drive circuit and a readout circuit.

(付記11)
付記8〜10のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に接続された制御演算部とを備えることを特徴とする撮像システム。
(付記12)
(111)B基板の上方に、第1電極層を形成する工程と、
前記第1電極層上に、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1電極層上、かつ、前記六角柱状の開口部に、側面が前記第1絶縁膜に接するように六角柱状の受光層を形成する工程と、
前記受光層上に、第2電極層を形成する工程と、
前記第2電極層を覆うように第2絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
(Appendix 11)
The imaging device according to any one of appendices 8 to 10,
An imaging system comprising: a control calculation unit connected to the imaging element.
(Appendix 12)
(111) forming a first electrode layer above the B substrate;
Forming a first insulating film having a hexagonal column-shaped opening on the first electrode layer;
Forming a hexagonal columnar light-receiving layer on the first electrode layer and in the hexagonal columnar opening so that a side surface is in contact with the first insulating film;
Forming a second electrode layer on the light receiving layer;
And a step of forming a second insulating film so as to cover the second electrode layer.

1 (111)B基板
1A n型GaSb(111)B基板
1B n型InAs(111)B基板
2 第1電極層
2A n型InAs第1電極層
3 第1絶縁膜
3A SiO第1絶縁膜
3B SiN第1絶縁膜
3X、3XA 六角柱状の開口部
4 受光層
4A InAsとGaSbの超格子からなる六角柱状の受光層
4B InAsからなる六角柱状の受光層
5 第2電極層
5A p型GaSb/n型InAs第2電極層
5B n型InAs第2電極層
6 第2絶縁膜
6A SiO第2絶縁膜
6AX SiO第2絶縁膜の一部
6AY SiO第2絶縁膜の残りの部分
7 第1電極
8 第2電極
9 GaSbバッファー層
9A InAsバッファー層
10 InAsSbエッチングストッパー層
11、11A、11B テンプレート基板
12 バリア層
12A アンドープAlAsSbバリア層
20 赤外線検出器
21 撮像素子(赤外線撮像素子)
22 赤外線検出器アレイ
23 駆動回路及び読出回路を含むチップ
24、26 表面配線(金属配線)
25、27 バンプ
30 撮像システム(赤外線撮像システム)
31 センサ部
32 制御演算部
33 表示部
1 (111) B substrate 1A n-type GaSb (111) B substrate 1B n-type InAs (111) B substrate 2 first electrode layer 2A n-type InAs first electrode layer 3 first insulating film 3A SiO 2 first insulating film 3B SiN first insulating film 3X, 3XA Hexagonal column-shaped opening 4 Light-receiving layer 4A Hexagonal columnar light-receiving layer made of InAs and GaSb superlattice 4B Hexagonal columnar light-receiving layer made of InAs 5 Second electrode layer 5A p-type GaSb / n Type InAs second electrode layer 5B n-type InAs second electrode layer 6 second insulating film 6A SiO 2 second insulating film 6AX SiO 2 part of second insulating film 6AY SiO 2 remaining part of second insulating film 7 first Electrode 8 Second electrode 9 GaSb buffer layer 9A InAs buffer layer 10 InAsSb etching stopper layer 11, 11A, 11B Template substrate 12 Barrier layer 12A Undoped AlAsSb Barrier Layer 20 Infrared Detector 21 Imaging Device (Infrared Imaging Device)
22 Infrared detector array 23 Chip including drive circuit and readout circuit 24, 26 Surface wiring (metal wiring)
25, 27 Bump 30 Imaging system (Infrared imaging system)
31 Sensor unit 32 Control operation unit 33 Display unit

Claims (10)

(111)B基板の上方に設けられた第1電極層と、
前記第1電極層上に設けられ、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1電極層上、かつ、前記六角柱状の開口部に設けられ、側面が前記第1絶縁膜に接する六角柱状の受光層と、
前記受光層上に設けられた第2電極層と、
前記第2電極層を覆う第2絶縁膜とを備えることを特徴とする赤外線検出器。
A first electrode layer provided above the (111) B substrate;
A first insulating film provided on the first electrode layer and having a hexagonal column-shaped opening;
A hexagonal columnar light-receiving layer provided on the first electrode layer and in the hexagonal columnar opening, and having a side surface in contact with the first insulating film;
A second electrode layer provided on the light receiving layer;
An infrared detector comprising: a second insulating film covering the second electrode layer.
前記受光層は、前記(111)B基板の表面に沿う方向の断面積が前記第2電極層よりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載の赤外線検出器。   2. The infrared detector according to claim 1, wherein the light receiving layer has a smaller cross-sectional area in a direction along the surface of the (111) B substrate than the second electrode layer. 前記受光層と前記第2電極層との間及び前記受光層と前記第1電極層との間の少なくとも一方に、バリア層を備えることを特徴とする、請求項1又は2の赤外線検出器。   The infrared detector according to claim 1, further comprising a barrier layer between at least one of the light receiving layer and the second electrode layer and between the light receiving layer and the first electrode layer. 前記受光層は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれかの材料からなるか、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む混晶からなるか、又は、InAs、InSb、GaSb、AlSbのいずれか2種類以上を含む超格子からなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の赤外線検出器。   The light receiving layer is made of any material of InAs, InSb, GaSb, AlSb, is made of a mixed crystal containing any two or more of InAs, InSb, GaSb, AlSb, or InAs, InSb, GaSb, The infrared detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the infrared detector comprises a superlattice including any two or more of AlSb. 前記第1電極層は、InAsからなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の赤外線検出器。   The infrared detector according to claim 1, wherein the first electrode layer is made of InAs. 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、SiN、SiO、SiONのいずれかの材料からなるか、又は、SiN、SiO、SiONのいずれか2種類以上を積層してなり、
前記第1絶縁膜は、少なくとも前記受光層の側面に接する領域がSiNからなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の赤外線検出器。
The first insulating film and said second insulating film, SiN, or consist of any of the materials SiO 2, SiON, or, SiN, formed by laminating one or two or more kinds of SiO 2, SiON,
The infrared detector according to claim 1, wherein at least a region of the first insulating film in contact with a side surface of the light receiving layer is made of SiN.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外線検出器を1画素として複数の画素が前記第1絶縁膜を挟んで平面上に配列されている赤外線検出器アレイを備えることを特徴とする撮像素子。   An infrared detector array according to claim 1, wherein the infrared detector according to claim 1 is a pixel, and a plurality of pixels are arranged on a plane with the first insulating film interposed therebetween. Image sensor. 前記複数の画素は、ハニカム状に配列されていることを特徴とする、請求項7に記載の撮像素子。   The imaging device according to claim 7, wherein the plurality of pixels are arranged in a honeycomb shape. 請求項7又は8に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に接続された制御演算部とを備えることを特徴とする撮像システム。
The image sensor according to claim 7 or 8,
An imaging system comprising: a control calculation unit connected to the imaging element.
(111)B基板の上方に、第1電極層を形成する工程と、
前記第1電極層上に、六角柱状の開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1電極層上、かつ、前記六角柱状の開口部に、側面が前記第1絶縁膜に接するように六角柱状の受光層を形成する工程と、
前記受光層上に、第2電極層を形成する工程と、
前記第2電極層を覆うように第2絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
(111) forming a first electrode layer above the B substrate;
Forming a first insulating film having a hexagonal column-shaped opening on the first electrode layer;
Forming a hexagonal columnar light-receiving layer on the first electrode layer and in the hexagonal columnar opening so that a side surface is in contact with the first insulating film;
Forming a second electrode layer on the light receiving layer;
And a step of forming a second insulating film so as to cover the second electrode layer.
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