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公開番号2024060816
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022168344
出願日2022-10-20
発明の名称受光素子及び赤外線撮像装置
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 31/10 20060101AFI20240425BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】暗電流の周辺成分を低減することができる受光素子及び赤外線撮像装置を提供する。
【解決手段】受光素子は、InAs層及びGaSb層の超格子を含む受光層と、前記受光層の側壁面を覆うアモルファス層と、を有し、前記アモルファス層は、In及びAsを含み、前記アモルファス層に含まれるGaの量及びSbの量は、前記アモルファス層に含まれるInの量及びAsの量よりも少ない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
InAs層及びGaSb層の超格子を含む受光層と、
前記受光層の側壁面を覆うアモルファス層と、
を有し、
前記アモルファス層は、In及びAsを含み、
前記アモルファス層に含まれるGaの量及びSbの量は、前記アモルファス層に含まれるInの量及びAsの量よりも少ないことを特徴とする受光素子。
続きを表示(約 360 文字)【請求項2】
前記アモルファス層は、酸素を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の受光素子。
【請求項3】
前記アモルファス層に含まれるGaの量及びSbの量は、いずれも10原子%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の受光素子。
【請求項4】
前記アモルファス層の厚さは、5nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の受光素子。
【請求項5】
厚さ方向からの平面視で、前記GaSb層の側壁面は、前記InAs層の側壁面の内側にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の受光素子。
【請求項6】
請求項1又は2に記載の受光素子と、
前記受光素子に接続された読み出し回路と、
を有することを特徴とする赤外線撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、受光素子及び赤外線撮像装置に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
赤外線検出器は、受光素子と読み出し回路とを含む。受光素子は、入射してきた赤外線の強度に対応した量の電流を生成する。読み出し回路は、キャパシタ及びアンプを有しており、受光素子により生成された電流をキャパシタに電荷として蓄積し、蓄積された電荷をアンプで電圧に変換及び増幅して出力する。
【0003】
受光素子には赤外線が入射せずとも暗電流が流れる。暗電流はノイズ源となり、暗電流が大きいほど、信号とノイズとの比(S/N比)が低下する。暗電流は、一つの受光素子がメサ型に加工形成されている場合、面内成分と周辺(側壁)成分とに大別できる。受光素子の多画素化に伴い受光素子を微細化すると、相対的に周辺成分の影響が大きくなる。従って、微細化した受光素子において良好なS/N比を得るためには、暗電流の周辺成分を低減することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017-011168号公報
特開2016-111294号公報
米国特許出願公開第2008/0073743号明細書
米国特許出願公開第2013-0213462号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
受光素子に含まれる赤外線吸収層の材料として、タイプII超格子(Type II Superlattice:T2SL)が着目されている。特に、InAs層及びGaSb層の超格子が、感度、波長制御性及び多画素化等の点で有望である。しかしながら、InAs層及びGaSb層の超格子を含む赤外線吸収層の側壁面を流れる暗電流の周辺成分を低減することが困難である。このため、
【0006】
本開示の目的は、暗電流の周辺成分を低減することができる受光素子及び赤外線撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一形態によれば、InAs層及びGaSb層の超格子を含む受光層と、前記受光層の側壁面を覆うアモルファス層と、を有し、前記アモルファス層は、In及びAsを含み、前記アモルファス層に含まれるGaの量及びSbの量は、前記アモルファス層に含まれるInの量及びAsの量よりも少ない受光素子が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、暗電流の周辺成分を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
第1実施形態に係る受光素子を示す断面図(その1)である。
第1実施形態に係る受光素子を示す断面図(その2)である。
第1実施形態に係る受光素子の製造方法を示す断面図(その1)である。
第1実施形態に係る受光素子の製造方法を示す断面図(その2)である。
第1実施形態に係る受光素子の製造方法を示す断面図(その3)である。
第1実施形態に係る受光素子の製造方法を示す断面図(その4)である。
第1実施形態に係る受光素子の製造方法を示す断面図(その5)である。
参考例に係る受光素子を示す断面図である。
積層構造体の分析結果を示す図である。
第2実施形態に係る赤外線撮像装置を示す模式図である。
第2実施形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を示す断面図(その1)である。
第2実施形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を示す断面図(その2)である。
第2実施形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を示す断面図(その3)である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本願発明者らは、InAs層及びGaSb層の超格子を含む赤外線吸収層の側壁面を流れる暗電流の周辺成分を低減することが困難な原因を究明すべく鋭意検討を行った。この結果、受光素子の製造過程で、エッチング後の水洗等の際に赤外線吸収層の側壁にGa酸化物及びSb酸化物が生成し、熱的安定性が比較的低いSb酸化物が他の元素に酸素を奪われることで、金属のような性質を示すようになっていることが明らかになった。本願発明者らは、このような知見に基づき、下記の実施形態に想到した。
(【0011】以降は省略されています)

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