(57)【要約】【課題】より簡易に製造することができる複数の波長の光の検知が可能な光検知器を提供する。【解決手段】光結合層の表面には、λ1検知部１１とλ2検知部１２との間で互いに格子溝の延びる方向が異なる回折格子１１ａ、１２ａが形成されている。例えば、一方は基板を構成するＧａＡｓの［０１１］方向を向いており、他方は［０１−１］方向を向いている。また、吸収層には複数の量子ドットが形成されている。量子ドットの形状は、回折格子１１ａの格子溝に沿った方向と、回折格子１２ａの格子溝に沿った方向との間で相違している。【選択図】図４
2010114381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を回折させる１次元回折格子と、
偏光方向が相違する光に対する感度のピークを示す波長が相違し、前記１次元回折格子により回折した光を吸収する光吸収部と、
を有することを特徴とする光検知器。
【請求項２】
前記光吸収部は、量子ドットを含むことを特徴とする請求項１に記載の光検知器。
【請求項３】
前記量子ドットの、前記入射光の進行方向に対して垂直な方向から見た前記量子ドットの寸法は、互いに直交する２方向間で相違していることを特徴とする請求項２に記載の光検知器。
【請求項４】
前記１次元回折格子として、格子溝が延びる方向が互いに直交する２種類の回折格子が設けられており、
前記２種類の回折格子により回折した光の電界の方向が前記量子ドットの寸法が相違する前記２方向に対応していることを特徴とする請求項３に記載の光検知器。
【請求項５】
前記２種類の回折格子のいずれか一方が設けられた領域毎に、前記光吸収部から電気信号を読み出す電極が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサ等に好適な光検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体が放出する広いスペクトルを持つ赤外線のうちから特定の１つの波長についてのみ強度を検知することができる赤外線検知器が使用されている。しかし、このような赤外線検知器では、赤外線の放出源（物体）が遠くにあって高温となっている場合と、放出源が近くにあって低温となっている場合とで、検知結果が一致することがある。従って、放出源の温度及び距離を識別することができない。
【０００３】
そこで、物体の温度及び距離の識別が必要な場合には、波長が異なる複数の赤外線の強度を測定することが可能な多波長型赤外線検知器が使用されている。多波長型赤外線検知器を用いれば、複数の赤外線の強度が検知されるため、各強度から放出源の温度が高温であるか低温であるかを識別することが可能になる。
【０００４】
図１３は、従来の多波長型赤外線検知器（２波長型赤外線検知器）の構造を示す断面図である。この２波長型赤外線検知器では、基板１０１上に電極層１０２が設けられ、電極層１０２上に選択的に吸収層１０３及び電極１１２が設けられている。また、吸収層１０３上に電極層１０４が設けられ、電極層１０４上に選択的に吸収層１０５及び共通電極１１１が設けられている。そして、吸収層１０５上に電極層１０６が形成され、電極層１０６上に電極１１３が設けられている。なお、吸収層１０３及び吸収層１０５は、互いに吸収する赤外線の波長が異なるように構成されている。
【０００５】
このように構成された２波長型赤外線検知器では、吸収層１０３及び１０５からの電気信号（赤外線光電流又は光起電力）が、夫々電極１１２及び１１３から読み出され、この電気信号に基づいて各波長の赤外線の強度が検知される。
【０００６】
なお、吸収層１０３及び１０５が基板１０１の表面に垂直な方向に積層されているのは、半導体装置の製造に当たり、基板１０１の表面に平行な面内に特性が異なる吸収層１０３及び１０５を並べることは困難だからである。そして、図１３に示す２波長型赤外線検知器の製造に当たっては、共通電極１１１の形成のためには、電極層１０６及び吸収層１０５をエッチングにより除去する必要があり、電極１１２の形成のためには、更に電極層１０４及び吸収層１０３をエッチングにより除去する必要がある。このため、電極１１１〜１１３の形成に必要な工程が煩雑になっている。また、電極１１１〜１１３の面積を確保するために、微細化が困難となっている。このような問題点は、より多種類の波長の検知が可能な多波長型赤外線検知器において、より顕著となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９６７８８号公報
【特許文献２】特開２００１−４４４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、より簡易に製造することができる複数の波長の光の検知が可能な光検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１０】
光検知器には、入射光を回折させる１次元回折格子と、偏光方向が相違する光に対する感度のピークを示す波長が相違し、前記１次元回折格子により回折した光を吸収する光吸収部と、が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１つの光吸収部において複数の波長の光を区別しながら吸収することができる。このため、１つの光吸収部から波長に応じた複数種類の電気信号が得られる。従って、複数の光吸収部を設ける必要がなく、簡易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、実施形態に係る光検知器（赤外線センサ）の構成を示すレイアウト図である。また、図２（ａ）及び（ｂ）は、夫々、図１中のＩ−Ｉ´線、ＩＩ−ＩＩ´線に沿った断面図である。また、図３は、実施形態に係る光検知器における各層の構成の詳細を示す断面図である。
【００１３】
本実施形態の光検知器１０には、図１に示すように、波長λ1の電磁波（光）を検知する２つのλ1検知部１１、波長λ2の電磁波（光）を検知する２つのλ2検知部１２、及び共通電極部１３が設けられている。λ1検知部１１及びλ2検知部１２は、例えば市松模様状に配置されており、例えば個別に画素を構成している。なお、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の数は特に限定されない。例えば、波長λ1は８．４μｍであり、波長λ2は１０μｍである。
【００１４】
各λ1検知部１１及びλ2検知部１２内では、図３（ａ）に示すように、例えば表面のミラー指数が（１００）のＧａＡｓからなる半絶縁性の基板１上に、例えばｉ型ＧａＡｓからなるバッファ層２が形成され、その上に、例えばｎ型ＧａＡｓからなる下部電極層３が形成されている。バッファ層２の厚さは、２００ｎｍ程度である。下部電極層３におけるｎ型不純物（例えばＳｉ）の濃度は、例えば２×１０18ｃｍ-3であり、下部電極層３の厚さは１０００ｎｍ程度である。バッファ層２は、基板１の表面に存在する格子欠陥等の後述の吸収層９等への伝播を抑制する。
【００１５】
下部電極層３上に、真性ＧａＡｓからなる中間層４が形成されている。中間層４の厚さは１００ｎｍ程度である。そして、この中間層４上に、ＩｎＧａＡｓからなる複数の量子ドット５が形成されている。各量子ドット５の平面形状は、図３（ｂ）に示すように、楕円状となっている。また、量子ドット５の高さは４ｎｍ程度である。そして、各量子ドット５間で、長軸の向き及び短軸の向きが、夫々ほぼ一様に揃っている。例えば、図１中のＩ−Ｉ´線と短軸の向きとがほぼ一致しており、ＩＩ−ＩＩ´線と長軸の向きとがほぼ一致している。
【００１６】
更に、中間層４上に、量子ドット５を覆う他の中間層４が形成されている。この中間層４の厚さも１００ｎｍ程度である。そして、本実施形態では、同一面内に位置する複数の量子ドット５とこれらを覆う中間層４との組み合わせが総計で４組設けられている。つまり、中間層４が総計で５つ設けられており、これらの間に複数の量子ドット５が総計で４層分挟み込まれている。なお、これらの数は特に限定されない。これらの中間層４及び量子ドット５が吸収層９に含まれている。
【００１７】
また、最上層の中間層４の上に、例えばｎ型ＧａＡｓからなる上部電極層６が形成されている。上部電極層６におけるｎ型不純物（例えばＳｉ）の濃度は、例えば２×１０18ｃｍ-3であり、下部電極層３の厚さは１０００ｎｍ程度である。上部電極層６上に、例えばｉ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなるエッチングストッパ層７が形成されている。エッチングストッパ層７の厚さは１０ｎｍ程度である。エッチングストッパ層７上に、例えばｉ型ＧａＡｓからなる光結合層８が形成されている。
【００１８】
図４に示すように、光結合層８の表面には、λ1検知部１１とλ2検知部１２との間で互いに格子溝の延びる方向が異なる回折格子１１ａ、１２ａが形成されている。即ち、λ1検知部１１内に、図１中のＩ−Ｉ´線（量子ドット５の短軸に平行な方向）に沿って延びる回折格子１１ａが形成され、λ2検知部１２内に、図１中のＩＩ−ＩＩ´線（量子ドット５の長軸に平行な方向）に沿って延びる回折格子１２ａが形成されている。このように、本実施形態では、回折格子１１ａ及び１２ａの格子溝が延びる方向が互いに直交している。例えば、一方は基板１を構成するＧａＡｓの［０１１］方向を向いており、他方は［０１−１］方向を向いている。
【００１９】
更に、λ1検知部１１、λ2検知部１２及び共通電極部１３の間には、これらの吸収層９を互いに電気的に分離する分離溝３１が形成されている。また、共通電極部１３内には、下部電極層３を露出する開口部３２が形成されている。
【００２０】
そして、図２に示すように、λ1検知部１１及びλ2検知部１２内において、光結合層８上にオーミック電極２１が形成され、共通電極部１３内において、下部電極層３上にオーミック電極２１が形成されている。また、λ1検知部１１及びλ2検知部１２内では、光結合層８上に、オーミック電極２１を覆う金属反射板２２が形成され、その上に、例えばＩｎからなるバンプ２４が形成されている。バンプ２４は外部接続電極として用いられる。共通電極部１３内には、オーミック電極２１に接続され光結合層８上まで延びる引出配線２３が形成されており、その上に、バンプ２４が形成されている。更に、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の回折格子１１ａ、１１ｂの溝に平行な側面に、反射率が高い金属等（例えばＡｕ）からなる反射板２６が絶縁膜２５を介して形成されている。
【００２１】
次に、上述のように構成された光検知器の動作原理に関し、量子ドット５の大きさ及び機能について説明する。
【００２２】
ある量子ドット内に閉じ込められたキャリアの波動関数をΨとすると、その量子ドット内に形成された離散的な準位のうちｉ番目の準位とｊ番目の準位との間の遷移確率は、その準位間での行列要素に比例する（J.J.Sakurai. 現代の量子力学（下）（吉岡書店））。この行列要素は、下記数１で表わされる。ここで、ｅは遷移に伴って吸収される赤外線等の光の電界ベクトルを表し、ｐはキャリアの運動量演算子を表し、「・」はスカラー積を表す。
【００２３】
【数１】
2010114381.tif 000003
【００２４】
そして、運動量演算子（ベクトル）ｐの方向はキャリアの運動方向に相当し、電界ベクトルｅの方向は光が持つ電界の方向に相当する。従って、例えば光の電界の方向がｘ方向である場合、量子ドットに閉じ込められたキャリアの運動の方向がｘ方向のときに遷移確率が最大となり、ｙ方向又はｚ方向のときに遷移確率が０となる。このことは、量子ドットによる光の吸収は、その量子ドット内のキャリアの運動方向に平行な方向に電界方向を持つ光で最も強くなり、それに直交する方向では０になることを意味する。なお、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向は、互いに直交する関係にある。
【００２５】
更に、量子ドットに吸収される光の波長λは、その準位間のエネルギ差をＥとして、下記数２で表わされる。ここで、ｈはプランク定数を表し、ｃは自由空間での光の速さを表す。
【００２６】
【数２】
2010114381.tif 000004
【００２７】
従って、量子ドットにおける複数の方向に対応する量子準位のエネルギ差が相違している場合、その量子ドットで吸収されてキャリアを励起する光の波長がその電界の方向によって相違することとなる。
【００２８】
そして、本実施形態では、上述のように、量子ドット５の平面形状が楕円状であり、長軸の方向、短軸の方向及び高さ方向の寸法が相違している。従って、これらの互いに直交する３方向間では、量子ドット５における量子準位（波動関数）が相違している。つまり、図５に示すように、これらの３方向間で量子準位のエネルギ差が相違している。そして、量子ドット５には、一般的な量子ドットと同様に、直交する３つの方向の全てに対して電位障壁による量子閉じ込め効果が生じていて、このような量子閉じ込め効果により、図５（ａ）に示すように、閉じ込めの方向と平行な電界成分を持つ赤外線等の光が量子ドット５に吸収される。このとき、光が量子ドット５に吸収された場合の励起準位のエネルギ位置は、図５（ｂ）に示すように、閉じ込めの方向に応じて相違している。
【００２９】
このため、量子ドット５の長軸に平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合と、短軸に平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合とでは、図６に示すように、感度のピークを示す波長が相違する。つまり、短軸に平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合には、図６の実線で示すように、８．４μｍの近傍に感度のピークが現れるのに対し、長軸に平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合には、図６の破線で示すように、１０μｍの近傍に感度のピークが現れる。このことは、１つの吸収層９により２種類の波長の検知を行うことができることを意味している。なお、例えば、長軸の長さｄ1は１２ｎｍであり、短軸の長さｄ2は１０ｎｍである。
【００３０】
次に、上述のように構成された光検知器の動作原理に関し、回折格子１１ａ及び１２ａの溝の周期及び機能について説明する。図７は、回折格子１１ａの機能を示す図である。
【００３１】
図７（ａ）に示すように、１次元回折格子である回折格子１１ａに光が入射すると、この光は回折格子１１ａにより回折されて、回折格子１１ａの溝が延びる方向に対して垂直な方向に放出される。このときの回折角（光結合層８の表面に垂直な方向と回折光の放出方向とのなす９０度以下の角度）θは、当該光の波長及び回折格子１１ａの溝の周期によって定まる。
【００３２】
そして、本実施形態では、回折格子１１ａの溝の周期は、波長λ1の赤外線が入射した場合の回折角θが９０度程度となるように設定されている。
【００３３】
回折格子１１ａにおける回折光が持つ電界は、図７（ｂ）に示すように、光結合層８の表面に平行な面内で溝の方向に平行な成分ａと、光結合層８の表面から角度θだけ傾いた面内で溝の方向に垂直な成分ｂとに分解することができる。成分ｂは、更に、光結合層８の表面に平行な成分ｂ1と垂直な成分ｂ2とに分解することができる。そして、回折角θが大きくなるにつれて、成分ｂ1が小さくなると共に、成分ｂ2が大きくなり、回折角θが９０度のとき、成分ｂ1は０となる。本実施形態では、上述のように、波長λ1の赤外線に関し、回折光θが９０度程度となるように溝の周期が設定されているため、成分ｂ1はほとんど存在せず、実質的に成分ａ及び成分ｂ2のみが存在する状態となっている。つまり、波長λ1の赤外線の回折光の電界は、量子ドット５の長軸に平行な成分ａが存在する一方で、短軸に平行な成分ｂ1がほとんど含まれないものとなる。
【００３４】
また、回折格子１２ａに入射した光は回折格子１２ａにより回折されて、回折格子１２ａの溝が延びる方向に対して垂直な方向に放出される。また、回折格子１２ａの溝の周期は、波長λ2の赤外線が入射した場合の回折角θが９０度程度となるように設定されている。従って、回折格子１２ａにおける回折光が持つ電界については、波長λ2の赤外線の回折光の電界は、量子ドット５の短軸に平行な成分ａが存在する一方で、長軸に平行な成分ｂ1がほとんど含まれないものとなる。
【００３５】
そして、本実施形態では、これらの量子ドット５を含む吸収層９、回折格子１１ａ及び回折格子１２ａの相互作用により、２種類の波長の選択的な検知が可能となる。即ち、λ1検知部１１に関しては、上述のように、量子ドット５の長軸の長さが、それに平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合に波長λ1の近傍に感度のピークが現れるように設定され、回折格子１１ａの溝の周期が波長λ1の赤外線が入射した場合の回折角θが９０度程度となるように設定されている。このため、λ1検知部１１では、波長λ1近傍の赤外線が入射すると、大きな電気信号（赤外線光電流又は光起電力）が発生し、それ以外の赤外線が入射しても、電気信号はほとんど発生しない。一方、λ2検知部１２に関しては、上述のように、量子ドット５の短軸の長さが、それに平行な電界成分を持つ赤外線が入射した場合に波長λ2の近傍に感度のピークが現れるように設定され、回折格子１２ａの溝の周期が波長λ2の赤外線が入射した場合の回折角θが９０度程度となるように設定されている。このため、λ2検知部１２では、波長λ2近傍の赤外線が入射すると、大きな電気信号（赤外線光電流又は光起電力）が発生し、それ以外の赤外線が入射しても、電気信号はほとんど発生しない。
【００３６】
更に、本実施形態では、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の回折格子１１ａ、１１ｂの溝に平行な側面に反射率が高い金属等からなる反射板２６が設けられているため、図８に示すように、所望の回折光（波長：λ1、λ2）を反射させてλ1検知部１１及びλ2検知部１２内に光を留めておくことができる。この結果、検知対象の光の吸収効率が高くなり、高い感度を得ることができる。その一方で、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の回折格子１１ａ、１１ｂの溝に垂直な側面には反射板２６が存在しないため、所望の回折をしていない検知対象以外の光はλ1検知部１１及びλ2検知部１２から外部に放出される。この結果、散乱等に伴って誤差を生じさせる光の吸収効率は低く、高い波長選択性を得ることができる。
【００３７】
また、回折格子１１ａの溝の深さが「λ1（２ｍ−１）／４ｎ」となっていることが好ましく、回折格子１２ａの溝の深さが「λ2（２ｍ−１）／４ｎ」となっていることが好ましい。ここで、ｎは光結合層８の屈折率、ｍは自然数である。このような深さに設定されている場合、溝の上面での反射光と下面での反射光とが打ち消し合うため、入射光の光結合層８の表面に垂直な方向への反射成分がほとんど消失する。この結果、入射光のほとんどを回折させることが可能となる。自然数ｍの値は、例えば「１」とすることにより、溝の深さを波長のλ／４ｎとする。また、格子溝の周期は、例えば検出ピーク波長／屈折率の１．５倍程度とする。このような回折格子を用いると、図９に示すように、１方向の偏光成分のみに対応した波長応答が得られる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、吸収層９が１つだけであっても、２種類の波長の光（赤外線）を検知することができる。従って、物体の温度及び距離の識別が可能である。また、その製造に際しても、後述のように、煩雑なエッチング等は必要とされないため、容易に製造することができる。
【００３９】
また、光検知器１０の外部に、波長λ1の赤外線及び波長λ2の赤外線の電界の成分ｂ2を取り除くバンドエリミネートフィルタを設けておけば、所望の波長の赤外線をより一層高い感度で検知することができる。
【００４０】
次に、上述のような光検知器を製造する方法について説明する。図１０Ａ乃至図１０Ｇは、実施形態に係る光検知器を製造する方法を工程順に示す断面図である。これらの断面図は、図１中のＩ−Ｉ´線に沿った断面図でもある。
【００４１】
先ず、図１０Ａ及び図３（ａ）に示すように、基板１上にバッファ層２及び下部電極層３を順次形成する。下部電極層３の形成時には、基板１の温度を６００℃程度に設定する。この温度は、下部電極層３を構成するｎ型ＧａＡｓの成長に適した温度である。次いで、下部電極層３上に中間層４を形成する。中間層４の形成の間に、基板１の温度を４５０℃程度まで低下させる。この温度は、量子ドット５の成長に適した温度である。その後、中間層４上に複数の量子ドット５を形成する。量子ドット５の形成では、原料（例えばＩｎ0.4Ｇａ0.6Ａｓ）を、例えば０．１ＭＬ（モノレイヤー）／秒で、８ＭＬ分だけ供給する。また、量子ドット５の平面形状を楕円状にするために、Ａｓ原料としてＡｓ4分子線を用いる。そして、臨界膜厚分を超える量の原料を供給することにより、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ａｓに加わる圧縮歪が増し、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ａｓが３次元成長をして量子ドット５が形成される（Ｓｔｒａｎｓｋｉ−Ｋｒａｓｔａｎｏｖモードによるドット形成）。更に、中間層４の形成及び量子ドット５の形成を繰り返し、４層分の量子ドット５を含む吸収層９を形成する。なお、最後の中間層４の形成の間に、基板１の温度を６００℃程度まで上昇させる。この温度は、上部電極層６を構成するｎ型ＧａＡｓの成長に適した温度である。次いで、吸収層９上に上部電極層６を形成し、その上に、エッチングストッパ層７及び光結合層８をこの順で形成する。
【００４２】
なお、これらの各半導体層は、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法又は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法により形成することができる。
【００４３】
その後、図１０Ｂに示すように、λ1検知部１１及びλ2検知部１２内において光結合層８に回折格子１１ａ、１２ａを、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成する。なお、図１０Ｂには、断面の関係上、回折格子１２ａのみが図示されているが、回折格子１１ａも存在する。回折格子１１ａ及び１２ａの形成では、ｉ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなるエッチングストッパ層７に対するｉ型ＧａＡｓからなる光結合層８の選択的ドライエッチングを行う。また、選択的ドライエッチングの後には、残存しているエッチングストッパ層７をウェットエッチングによって除去する。
【００４４】
続いて、図１０Ｃに示すように、λ1検知部１１及びλ2検知部１２を区画する分離溝３１を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成する。分離溝３１の形成では、下部電極層３の中途までの時間制御のドライエッチングを行う。
【００４５】
また、同じく図１０Ｃに示すように、共通電極部１３内に下部電極層３を露出する開口部（例えば溝）３２を形成する。開口部３２を光検知器１０の外周の全体に沿って形成してもよい。開口部３２の形成では、例えばリン酸及び過酸化水素の混合水溶液をエッチング液とするウェットエッチングを行う。
【００４６】
次いで、図１０Ｄに示すように、λ1検知部１１及びλ2検知部１２内において光結合層８上にオーミック電極２１を形成し、共通電極部１３内において下部電極層３上にオーミック電極２１を形成する。オーミック電極２１の形成は、例えばリフトオフ法により行う。この際に、例えば、厚さが５０ｎｍのＡｕＧｅ層及び厚さが５０ｎｍのＡｕ層をこの順で蒸着させる。
【００４７】
その後、図１０Ｅに示すように、λ1検知部１１及びλ2検知部１２内において光結合層８上に金属反射板２２を形成し、共通電極部１３内においてオーミック電極２１に接続される引出配線２３を形成する。金属反射板２２及び引出配線２３の形成も、例えばリフトオフ法により行う。この際に、例えば、厚さが３００ｎｍのＡｕ層、厚さが３００ｎｍのＴｉ層、及び厚さが５０ｎｍのＡｕ層をこの順で蒸着させる。
【００４８】
続いて、図１０Ｆに示すように、全面に絶縁膜２５を形成する。絶縁膜２５としては、例えばシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する。次いで、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の回折格子１１ａ、１１ｂの溝に平行な側面に反射板２６を絶縁膜２５の上から形成する。反射板２６の形成も、例えばリフトオフ法により行う。この際、厚さが２０ｎｍのＴｉＷ層及び厚さが２００ｎｍのＡｕ層をこの順でスパッタ蒸着させる。続いて、バンプ２４を形成する予定の領域において、ドライエッチングにより絶縁膜２５に開口部を形成する。
【００４９】
その後、図１０Ｇに示すように、金属反射板２２上及び引出配線２３上に、厚さが１０μｍ程度のバンプ２４をリフトオフ法により形成する。
【００５０】
このようにして形成された光検知器では、金属反射板２２上のバンプ２４は画素（各λ1検知部１１、各λ2検知部１２）毎の外部接続電極として使用され、引出配線２３上のバンプ２４は各画素に共通のものとして使用される。そして、各バンプ２４には、読み出し回路が接続される。
【００５１】
このような方法によれば、１波長のみの検知が可能な赤外線検知器と同様の処理で２波長型赤外線検知器を製造することができる。つまり、電極を形成するためのエッチング処理を増やすことなく、製造することができる。
【００５２】
なお、反射板２６のカバレッジを向上させるために、分離溝３１の形成の際に、ドライエッチング後にウェットエッチングを行うことにより、分離溝３１の側面を傾斜面としてもよい。
【００５３】
また、量子ドット５の平面形状は、互いに交わる２方向における寸法が相違していれば、楕円状である必要はない。また、このような量子ドット５を成長させる方法も特に限定されない。上述のようなＡｓ4分子線を用いたStranski-Krastanovモードによる形成方法は、「Takeyoshi Sugaya et al., J. Appl. Phys., 100, 066107 (2006)」に記載されているが、他の方法を採用してもよい。例えば、基板１としてミラー指数が（１００）の面から数度傾斜した傾斜基板を用いて、図１１に示すように、中間層４の表面に原子層のステップ４１を生じさせ、その上に量子ドット５を成長させてもよい。この場合、ステップ４１は互いに平行に並ぶため、量子ドット５の成長の際には、原料の粒子５ａはステップ４１が延びる方向には動きやすく、これに垂直な方向には動きにくくなる。このため、成長しようとしている量子ドット５には、ステップ４１が延びる方向から多くの粒子５ａが供給される。この結果、量子ドット５の寸法はステップ４１が延びる方向に大きく、これに垂直な方向に小さなものとなる。
【００５４】
また、互いに交わる２方向における寸法が相違する量子ドット５は、その成長速度の面方位依存性を利用したり、量子ドット５の材料及びその下の中間層４の材料として、それらの間の格子定数の差が方向によって相違するものを選択したりすることによって形成することができる。つまり、電界方向に応じて吸収する光の波長が異なればよく、結晶成長の方法及び量子ドットの形成の方法は特に限定されない。また、吸収する波長が異なる２方向は必ずしも直交している必要はなく、また、回折格子の格子溝も必ずしも直交している必要はないが、識別の確実性及び製造プロセスの簡易性を考慮すると、これらは直交していることが好ましい。
【００５５】
また、このような光検知器１０を用いて赤外線の検知を行う場合には、例えば、図１２に示すように、電気信号を読み出す読み出し回路５２を光検知器１０に接続し、光検知器１０の光の入射側にフィルタ５１を配置する。フィルタ５１としては、波長λ1の赤外線及び波長λ2の赤外線以外の電磁波を除くバンドエリミネートフィルタ、又は波長λ1の赤外線及び波長λ2の赤外線のみを透過するバンドパスフィルタを用いることができる。このような構成によれば、波長λ1の赤外線及び波長λ2の赤外線の量を一度に検知することができ、２波長型赤外線検知器として物体の温度及び距離を識別することができる。また、２波長の光を弁別したり、光の偏光方向を弁別したりすることも可能である。
【００５６】
また、上述の実施形態では、吸収層９中に１種類の量子ドット５が設けられているが、寸法、形状及び／又は材料が相違する複数種類の量子ドットを設けることにより、検知することが可能な赤外線の波長の種類を増加させることができる。例えば、上述の実施形態で吸収層９に含まれている４層分の量子ドット５のうちの、１〜３層分の量子ドット５の形成にあたり、原料の供給を１０ＭＬ分とした場合には、４種類の波長の赤外線を検知することが可能となる。但し、この場合には、１つの検知部に２種類の波長の赤外線が割り当てられるため、外部にフィルタ（バンドエリミネートフィルタ又はバンドパスフィルタ等）が必要である。
【００５７】
また、上記の実施形態では、基板１の材料としてＧａＡｓを用いているが、ＩｎＰ等を用いてもよい。また、量子ドット５の材料としてＩｎＧａＡｓを用いているが、ＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＡｓ等を用いてもよい。また、上述のＩｎＧａＡｓの組成比、供給量及び供給速度は一例であって、２方向における寸法が相違する量子ドットを形成できるのであれば、これらに限定されない。また、中間層４等の材料も特に限定されない。
【００５８】
また、λ1検知部１１及びλ2検知部１２の反射板２６が設けられていなくてもよい。
【００５９】
また、回折格子は１種類でもよい。この場合でも、この回折格子に対応する波長の光については、従来の１波長型赤外線検知器と同様の感度での検知が可能であり、他の波長の光についても、感度は低くなるものの検知は可能だからである。
【００６０】
但し、回折格子が設けられていない場合には、外部に回転等が可能な偏光子を設けて偏光状態を可変としなければならず、そのための構成が複雑となる。つまり、偏光／波長制御機構が必要となる分だけ構成が複雑となる。また、このような構成では、２種類の波長の光を同時に検知することができない。従って、少なくとも１種類の回折格子は必要である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態に係る光検知器（赤外線センサ）の構成を示すレイアウト図である。
【図２】図１中のＩ−Ｉ´線、ＩＩ−ＩＩ´線に沿った断面図である。
【図３】実施形態に係る光検知器における各層の構成の詳細を示す断面図である。
【図４】回折格子１１ａ及び１２ａを示す図である。
【図５】量子ドット５の機能を示す図である。
【図６】量子ドット５における吸収波長の偏光方向依存性を示すグラフである。
【図７】回折格子１１ａの機能を示す図である。
【図８】反射板２６の機能を示す図である。
【図９】回折格子１２ａの有無に応じた感度の相違を示すグラフである。
【図１０Ａ】実施形態に係る光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｄに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１０Ｇ】図１０Ｆに引き続き、光検知器の製造方法を示す断面図である。
【図１１】量子ドット５の形状の制御方法の一例を示す図である。
【図１２】光検知器１０の使用方法の一例を示す図である。
【図１３】従来の多波長型赤外線検知器（２波長型赤外線検知器）の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
５：量子ドット
９：吸収層
１０：光検知器
１１：λ1検知部
１１ａ：回折格子
１２：λ2検知部
１２ａ：回折格子
１３：共通電極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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