[发明专利]红外线检测元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种由InAsSb/InAs/InAsSb结构的化合物半导体构成的红外线检测元件。

背景技术

在专利文献1中记载有现有的红外线检测元件。该红外线检测元件具有由上下的化合物半导体层(InSb、InAsSb或InSbN)夹持中间层(InAsSb、GaInSb、AlAs、InAs、GaAs、AlSb、或GaSb)的结构。根据该文献可知，在这样的结构的情况下，通过将中间层制成超晶格结构，将构成超晶格结构的各层的厚度设定为临界膜厚以下，从而可以提高元件特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-246207号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，本申请发明者们发现，在上述现有技术中，在中间层包含 InAs，且上下的化合物半导体层为InAsSb的情况下，将中间层的膜厚设定为临界膜厚以下无法改善元件特性。

本发明是鉴于这样的技术问题而成的，其目的在于提供一种在中间层为InAs，并且上下的化合物半导体层为InAsSb的情况下，能够具有优异的检测特性的红外线检测元件。

解决技术问题的手段

在现有技术中，将构成中间层的各层的厚度设定为临界膜厚以下的理由被认为是基于如果作用于各层的应力超过临界膜厚，则各自的结晶性劣化的见解。换而言之，认为在InAs层为临界膜厚以下的的情况下，各个InAs层的结晶缺陷可以改善。

然而，本申请发明者们发现，与现有的见解不同，特别是在一对 InAsSb层间夹持中间层的结构的情况下，并且在该中间层中采用包含 InAs层的超晶格结构的情况下，在晶体生长时裂缝或失配位错等位错缺陷等的缺陷会自基底的InAsSb层与InAs层的界面延伸，经延伸的缺陷的生长无法在较薄厚度的InAs层停止。因此，发现在不采用超晶格结构，并且将InAs层的厚度设定为较临界膜厚大时，自界面延伸的缺陷的生长停止，改善这些化合物半导体层的结晶性，提高检测特性。

即，本发明的实施方式所涉及的红外线检测元件其特征在于，具备：第1InAsSb层；InAs层，其生长在所述第1InAsSb层上；及第2 InAsSb层，其生长在所述InAs层上，所述InAs层的临界膜厚hc与所述InAs层的厚度t满足hc＜t的关系。

在该情况下，红外线检测元件可以具有优异的检测特性。

特别是，在所述第1InAsSb层及所述第2InAsSb层中的As的组成比X分别为0.58以上且1.0以下的情况下，进一步优选为0.7以上且0.9以下的情况下，可以改善InAs层及第2InAsSb层的结晶性。

另外，所述InAs层的厚度t优选进一步满足t≦2.0μm。其原因是由于在厚度t超过2.0μm的情况下，制造过程时间明显变长，不适于量产。

发明的效果

本发明的红外线检测元件可以具有优异的检测特性。

附图说明

图1是表示红外线检测元件的截面结构的图。

图2是表示各层的材料、导电类型、杂质浓度、厚度的图表。

图3是表示InAsSb/InAs/InAsSb结构的截面TEM图像(实施例) 的图。

图4是表示InAsSb/(InAsSb/InAs超晶格结构)/InAsSb结构的截面TEM图像(比较例)的图。

图5是表示入射光的波长(μm)与比检测能力(cm·Hz^1/2/W)的关系的曲线图。

图6是表示InAsSb中的As的组成比X与InAs层的临界膜厚hc (nm)的关系的曲线图。

图7是用于说明临界膜厚hc的计算式的图表。

图8是表示为了进行X射线衍射测定而使用的层叠结构的图。

图9是表示X射线衍射测定中InAsSb层的As的组成比X与摇摆曲线的半峰宽FWHM(弧秒)的关系的曲线图。

符号的说明：

1…半导体基板、2…缓冲层、3…缓冲层、4…缓冲层、5…光吸收层、6…阻挡层、7…帽层、8…保护膜、9,10…电极、IR…红外线。

具体实施方式

以下，对实施方式所涉及的红外线检测元件进行说明。对相同要素使用相同符号，并省略重复的说明。

图1是表示红外线检测元件的截面结构的图。