(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）長く延びた多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントであって、各エレメントは第一と第二の対向する縦の表面を持ち、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは赤外輻射にたいする回折格子を備えている量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、
（ロ）前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第一の縦の表面と接触していてそれに沿って延びている複数の平面状をした電気的に互いに接続されたストリップを持った第一のコンタクトと、
（ハ）前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の縦の表面と電気的に接続されている第二のコンタクトと、
（ニ）前記第二のコンタクトの前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントから反対側に位置している前記赤外輻射の平面状反射器と、
（ホ）前記縦の表面に塗布された反射率が２．５以下の、表面電流を抑制するプラスチックからなる、光学空洞改善被覆と、
を備え、
これら第一のコンタクトと第二のコンタクトは、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々の対向している縦の面に位置しており、前記量子井戸赤外輻射吸収エレメントの軸を実質的に横切っている方向に、前記量子井戸赤外輻射吸収エレメントを通して電流を流すようになっている、量子井戸赤外輻射光検出器において、
前記光学空洞改善被覆が、前記縦の表面の間の空間を完全には充たしていない量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項２】
前記第一のコンタクトストリップは同一面であり、前記第二のコンタクトは平面構造をしている、請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項３】
前記光学空洞改善被覆は１．５以下の反射率を持ち、前記第二のコンタクトから延びている、請求項２記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項４】
前記第二のコンタクトは、前記量子井戸赤外輻射光検出器を通って延びている平面状部品および、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々に一体的に延びている複数の部品を有している、請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項５】
前記第二のコンタクトは、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の表面と接触するとともにそれに沿って延びている複数個の電気的に相互に接触しているストリップを有している、請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項６】
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは互いに平行である請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項７】
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは周期的に空間が開けられている請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項８】
前記多数の量子井戸赤外輻射エレメントは線形構造をしている請求項１記載の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項９】
（イ）複数の第一のコンタクトストリップと複数の第二のコンタクトストリップとを備えたアレイコンタクトであって、これ等のコンタクトストリップは電気的に相互に接続されていて、前記第一のコンタクトストリップは前記第二のコンタクトストリップから角度的に離れていて、前記アレイコンタクトはすべての検出器ピクセル構造を包含しているアレイコンタクトと、
（ロ）前記検出器ピクセル構造の各々に設けられている複数の第一の長く延びている多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントであって、これ等の各量子井戸赤外輻射吸収エレメントは第一と第二の対向する縦の表面を持っている第一の量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、
（ハ）前記検出器ピクセル構造の各々に設けられている複数の第二の長く延びている多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントであって、これ等の各量子井戸赤外輻射吸収エレメントは、第一と第二の対向する縦の表面を持っている第二の量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、
（ニ）前記検出器ピクセル構造の各々への第二のコンタクトであって、その第二のコンタクトは前記検出器ピクセル構造の対応するものにある前記第一と第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の表面に電気的に接続されている第二のコンタクトと、  （ホ）前記検出器ピクセル構造の各々への平面状の赤外輻射反射器であって、前記第二のコンタクトの前記第一と第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントから反対側に位置している赤外輻射反射器と、
（ヘ）前記複数の第一と第二の長く延びたエレメントの縦の表面に塗布されている２．５以下の反射率を持った、表面電流を抑制するプラスチックからなる、光学空洞改善被覆と、
を備え、
前記第一の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、前記第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントとは、赤外輻射に対する回折格子を備え、
前記第一と第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々は、前記アレイコンタクトとその対向する縦の面に位置する前記第二のコンタクトを持っており、前記量子井戸赤外輻射吸収エレメントの軸を実質的に横切る方向に前記第一と第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントを通って電流を流すようになっている、複数の検出器ピクセル構造を持ち、赤外輻射を検出するための焦平面アレイにおいて、
前記光学空洞改善被覆が、前記縦の表面の間の空間を完全には充たしていない焦平面アレイ。
【請求項１０】
前記アレイコンタクトの前記第一と第二のコンタクトストリップが同一面にある、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１１】
前記第二のコンタクトは平面状構造をしている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１２】
前記第二のコンタクトは複数の電気的に相互に接続されているストリップを持ち、それは前記第一と第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の表面に接触していて、それに沿って延びている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１３】
前記平面状反射器は導電性があり、オーミック接触をしており、それは前記第二のコンタクトとオーミックに接続するとともに前記平面状反射器とオーミックに接続している、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１４】
前記第二のコンタクトは、前記ピクセル構造を通って延びている平面状部品と、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々についての複数の一体になって延びている部品とを有する、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１５】
前記第一のコンタクトストリップは互いに平行であり、前記第二のコンタクトストリップは互いに平行であり、前記被覆は１．５以下の反射率であり前記縦の表面に沿って前記第二のコンタクトストリップから延びている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１６】
前記第一の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは互いに平行であり、前記第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは互いに平行である、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１７】
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは周期的に空間が開けられている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１８】
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々は線形構造をしている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項１９】
前記第一の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは、前記第二の多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントを横切っている、請求項９記載の焦平面アレイ。
【請求項２０】
（イ）複数のコンタクトストリップを有し、前記コンタクトストリップは電気的に相互に接続されていて、すべての検出器ピクセル構造を包含しているアレイコンタクトと、
（ロ）前記検出器ピクセル構造の各々に設けられている複数の長く延びている多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントであって、その赤外輻射にたいする回折格子を持っているとともに、第一と第二の対向する縦の表面を持っている量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、
（ハ）前記検出器ピクセル構造の各々への第二のコンタクトであって、その第二のコンタクトは前記検出器ピクセル構造の対応するものにある前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の表面に電気的に接続されている第二のコンタクトと、
（ニ）前記検出器ピクセル構造の各々への平面状の赤外輻射反射器であって、前記第二のコンタクトの前記多数の量子井戸エレメントから反対側に位置している赤外輻射反射器と、
（ホ）前記縦の表面に塗布されている２．５以下の反射率を持った、表面電流を抑制するプラスチックからなる、光学空洞改善被覆と、
を備え、
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々は前記アレイコンタクトとその対向する縦の面に位置する前記第二のコンタクトを持っており、エレメントの軸を実質的に横切る方向に前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントを通って電流を流すようになっている、複数の検出器ピクセル構造を持った赤外輻射を検出するための焦平面アレイにおいて、
前記光学空洞改善被覆が、前記縦の表面の間の空間を完全には充たしていない焦平面アレイ。
【請求項２１】
前記アレイコンタクトの前記コンタクトストリップは同じ平面にある、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２２】
前記第二のコンタクトは平面状構造をしている、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２３】
前記第二のコンタクトは複数の電気的に互いに接続されているストリップを持ち、それは前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の表面に接触していて、それに沿って延びている、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２４】
前記平面状の赤外輻射反射器は導電性があり、オーミック接触をしていて、それは前記第二のコンタクトとオーミック接続をするとともに前記平面状の赤外輻射反射器とオーミックに接続している、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２５】
前記第二のコンタクトは、前記ピクセル構造を通って延びている平面状部品と、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々についての複数の一体になって延びている部品とを有する、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２６】
前記光学空洞改善被覆は１．５以下の反射率であり、前記エレメントの表面に沿って前記赤外輻射反射器から延びている、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２７】
前記光学空洞改善被覆は前記第一のコンタクトの上に延びていて、アレイの上に平面状の表面を形成している、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２８】
前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは線形構造をしている、請求項２０記載の焦平面アレイ。
【請求項２９】
光学空洞改善被覆は層状に塗布されている、請求項１の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項３０】
光学空洞改善被覆は層状に塗布されている、請求項９の焦平面アレイ。
【請求項３１】
光学空洞改善被覆は層状に塗布されている、請求項２０の焦平面アレイ。
【請求項３２】
前記光学空洞改善被覆は、ポリイミドからなる、請求項１の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項３３】
前記光学空洞改善被覆は、ポリイミドからなる、請求項９の焦平面アレイ。
【請求項３４】
前記光学空洞改善被覆は、ポリイミドからなる、請求項２０の焦平面アレイ。
【請求項３５】
前記光学空洞改善被覆は、前記第一のコンタクトストリップの上に延びていてそれを覆っている請求項３の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項３６】
前記光学空洞改善被覆は、前記第一のコンタクトストリップの上に延びていてそれを覆っている請求項１５の焦平面アレイ。
【請求項３７】
前記光学空洞改善被覆は、前記第一のコンタクトストリップの上に延びていてそれを覆っている請求項２６の焦平面アレイ。
【請求項３８】
更に、光学空洞改善被覆に塗布されている反射防止被覆を有している請求項３の量子井戸赤外輻射光検出器。
【請求項３９】
更に、前記光学空洞改善被覆に塗布されている反射防止被覆を有している請求項１５の焦平面アレイ。
【請求項４０】
更に、前記光学空洞改善被覆に塗布されている反射防止被覆を有している請求項２６の焦平面アレイ。
【請求項４１】
（イ）長く延びた多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントであって、各エレメントは第一と第二の対向する縦の表面を持ち、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントは赤外輻射にたいする回折格子を備えている量子井戸赤外輻射吸収エレメントと、
（ロ）前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第一の縦の表面と接触していてそれに沿って延びている複数の平面状をした電気的に互いに接続されたストリップを持った第一のコンタクトと、
（ハ）前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの前記第二の縦の表面と電気的に接続されている第二のコンタクトと、
（ニ）前記第二のコンタクトの前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントから反対側に位置している前記赤外輻射の平面状反射器と、
（ホ）前記縦の表面に塗布された反射率が１．５以下の、表面電流を抑制するプラスチックからなる、光学空洞改善被覆と、
を備え、
これら第一のコンタクトと第二のコンタクトは、前記多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントの各々の対向している縦の面に位置しており、前記量子井戸赤外輻射吸収エレメントの軸を実質的に横切っている方向に、前記量子井戸赤外輻射吸収エレメントを通して電流を流すようになっている、量子井戸赤外輻射光検出器において、
前記光学空洞改善被覆は１．５以下の反射率を持ち、前記第二のコンタクトから延びており、前記表面に沿って、表面間の空間を完全に充たしている量子井戸赤外輻射光検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には赤外検出器（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）に関し、特に光学空洞改善被覆（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）をその上に持った量子井戸赤外光検出器エレメント（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）を使用している検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外画像処理の分野で、現在目標としていることは、長波長の赤外輻射（ＬＷＩＲ）で多くのスペクトルのあるものの応用に用いる大きな面積を持つ焦平面アレイ（ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｒｒａｙ）に関する技術を提供し、高効率なこの技術を低価格で提供することである。第二世代の光起電力（ＰＶ）を持った水銀カドミウムテルル化物（ＭＣＴ）ダイオード技術は大きな効率を示している。ＭＣＴ技術は好ましい効率を示すけれども、生産性や均質さの面で大きな欠点を持っている。量子井戸赤外光検出器（ＱＷＩＰ）と呼ばれている赤外検出における新しい高いインピーダンスを持った光導電性（ＰＣ）検出器の技術は、ガリウム・ヒ素化物（ＧａＡｓ）／アルミニウム・ガリウム・ヒ素化物（ＡｌＧａＡｓ）材料系を基にしている。この技術は第二世代のＰＶ  ＭＣＴ技術よりも著しい生産性と均質さを持つという利点がある。これは第一に完成したＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ材料及びその処理技術を基にしているためである。しかし、ＱＷＩＰ技術は、第二世代のＰＶ  ＭＣＴ技術と比較して効率の面での不利がある。ＱＷＩＰ技術における第一の効率面での問題は作動させるのに極めて大きなバイアス電圧を必要として、大きな暗電流を生じることである。その大きな暗電流によって検出器の感度（Ｄ* ）を低下させてしまう。その極めて大きな暗電流があることによって、焦平面アレイ（ＦＰＡ）として用いた時に、検出器の感度を極めて小さくしてしまう。ＱＷＩＰ技術における他の効率上の問題は、ＰＶ  ＭＣＴ技術に比して、量子効率を低下させてしまうことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＱＷＩＰは望ましい製造品質を持っているので、ＱＷＩＰ赤外検出器の調整を容易にするために赤外エネルギーを集める効率を上げて信号ノイズを減少させるようにＱＷＩＰ検出器の効率特性を改善する必要がある。本発明は信号出力を大きくし、ノイズを小さくする利点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施態様は量子井戸赤外輻射光検出器であり、それは複数の長く延びた多数の量子井戸赤外輻射吸収エレメントを持つ。そのエレメントの各々は第一と第二の対向する縦の表面を持つ。その多数の量子井戸エレメントの形状によって赤外輻射にたいする回折格子となっている。第一のコンタクトは複数の平面状をした電気的に接続されたストリップからできていて、それは多数の量子井戸エレメントの第一の表面と接触すると共にそれに沿って延びている。第二のコンタクトは多数の量子井戸エレメントの第二の表面に電気的に接続している。その第一のコンタクトと第二のコンタクトは多数の量子井戸エレメントの各々の対向する縦の側に位置していて、エレメントの軸を実質的に横切る方向にエレメントを通って電流を流す。その赤外輻射にたいする平面状反射器が設けられている。その反射器は、多数の量子井戸エレメントから第二のコンタクトの反対側に位置している。光学空洞改善被覆が井戸の間にある光検出器表面に塗布されている。好ましい実施例では、その光学空洞改善被覆は長く延びている量子井戸エレメントの間にある空間を完全に充填していて、量子井戸の表面軸に垂直な平面状をした表面を持つ。エレメント間の空間を完全に充填している光学空洞改善被覆は好ましくは１．５以下の反射率である。ここで用いている反射率とは、検出器が受け取るようになっている波長にたいするその材質の反射率のことである。
【０００５】
本発明の他の特徴としては、第二のコンタクトは平面状の外形をしているかあるいは複数の電気的に互いに接続されたストリップをしており、多数の量子井戸エレメントの第二の表面と接触し、それに沿って延びている。発明の更に他の特徴では、光学空洞改善被覆は量子井戸エレメント間にある空間を完全に充填していて、第一のコンタクトの上に延びていて検出器の上で平面状の上の表面を形成している。井戸間の空間を完全には充たしていない光学空洞改善被覆は２．５以下の反射率を持ち、望ましくは２．０以下である。
【０００６】
本発明の他の実施例では検出器は光学空洞改善被覆を塗布したものであり、それは平面状をした表面を有し、その光学空洞改善被覆の上に反射防止被覆を塗布したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ＱＷＩＰの構造はビー・エフ・レビンの「量子井戸赤外検出器」J. Appl. Phys. 74 (8) 15１９９３年１０月に示されている。この文献の図１４２に金属格子を持った検出器構造が示されている。それらはここの図１と２に示している。
【０００８】
図１を参照して、ＱＷＩＰ２０は矢印２２で示している入射モードの赤外輻射を受け取る。反射した零次回折モード輻射は矢印２４で示している。トラップされたより高次な回折モード輻射は矢印２６で示している。ＱＷＩＰ２０はＧａＡｓ基板３０を持ち、それはＡｌＡｓ反射器３２と組み合わさっている。ｎ+ ＧａＡｓコンタクト３４は反射器３２及びＭＱＷ領域３６と組み合わさっており、ＭＱＷは一群の層からできている。金属回折格子３８はＭＱＷ領域に付けられている。量子力学的選択律のために、ＭＱＷはＭＱＷ領域３６のなかのＭＱＷ層にその電場成分が垂直になっているモードの輻射だけを吸収する。矢印２６はトラップされた輻射を示す。矢印２４で示されているＱＷＩＰ２０の表面に垂直に反射した輻射のみがＱＷＩＰ２０から失われる。このようにして、金属格子３８を加えることによってＱＷＩＰ２０による赤外輻射の吸収を大きくする。
【０００９】
従来からある他のＱＷＩＰ構造を図２に示している。図１に示しているのと同じ様に、ＱＷＩＰ４０は矢印２２で示している入射モード輻射と、矢印２４で示している反射した零次回折モード輻射と、矢印２６で示しているトラップされたより高次の回折モード輻射がある。ＱＷＩＰ４０は薄いＧａＡｓ基板４２と、ｎドープしたコンタクト４４と、ＭＱＷ領域４６と、金属格子４８を持っている。
【００１０】
ＬＷＩＲ装置としては、図１と２に示しているＱＷＩＰ３６と４６は各々約５０周期のＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x ＡｓＭＱＷからなり、それはＮD が０．７−１．５×１０18ｃｍ-3のドーピング密度を持ったｎ型ドープした４０−５０Å（オングストローム）のＧａＡｓ井戸とドープしていない３００−５００ÅのＡｌx Ｇａ1-x Ａｓバリアからなる。ＬＷＩＲ装置での典型的なアルミニウムのガリウム合金に対する比ｘは０．２６−０．２９である。ＭＱＷ領域３６と４６は厚さ０．１−１μｍで高い密度でドープしたｎ型（ＮD 〜２×１０18ｃｍ-3）ｎ+ ＧａＡｓ２枚の間にサンドイッチしたＭＱＷである。このＱＷＩＰ構造は格子の合ったＧａＡｓ基板上にエピタキシーに成長させたものである。
【００１１】
図１〜８は米国特許第５，５３９，２０６号に示されたものであるが、参照符号を追加していることと、本発明に使うために赤外光検出器構造としている点が違っている。
【００１２】
反射防止被覆のない検出器を作る一連の処理ステップを図３Ａ、３Ｂ，３Ｃ及び３Ｄに示している。図３Ａにおいて、検出器６０は約６３５μｍ厚さのＧａＡｓ基板６２の上に作られている。Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓのエッチング阻止層６４は基板６２の表面上に形成されている。層６４は好ましい厚さが１０００Ａである。
【００１３】
導電性ｎ+ ＧａＡｓコンタクト６６はエッチング阻止層６４の上に形成されている。そのコンタクト６６の望ましい厚さは０．５μｍである。多数の量子井戸（ＭＱＷ）構造６８はコンタクト６６の上に形成されている。構造６８はＭＱＷを構成する複数の材質層からなっている。構造６８の詳細な特性は下の表１に示されている。ｎ+ ＧａＡｓコンタクト７０は構造６８の上表面の上に形成されている。コンタクト７０の望ましい厚さは０．４μｍである。
【００１４】
コンタクト６６と７０へのドーピングは表１に示している。
【００１５】
図３Ｂを参照して、開口７６と７８はコンタクト７０とＭＱＷ構造６８をエッチングして形成されている。
【００１６】
図３Ｂを参照して、検出器６０はコンタクト７０の表面上に形成したエッチングした平面上のＡｕ／Ｇｅオーミックコンタクト７４を持っている。Ａｕコンタクト／反射器７２は赤外輻射に対する反射器であり、コンタクト７０とコンタクト７４の表面上に形成されている。
【００１７】
図３Ｃを参照して、Ｉｎ（インジュウム）障壁８０が、シリコン読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）８１の接続端子（図示せず）と、反射器７２に接合されている。障壁８０はフォトレジストイメージ反転プロセスに続いてＩｎ層蒸着とリフトオフを行って形成される。充填エポキシ８３によって、ＲＯＩＣ８１と障壁８０と検出器６０の残って露出している構造との間を物理的に接合している。
【００１８】
本発明に使っている代表的な直接注入ＲＯＩＣ構造は、ウイリアム・ディー・ロガット編の「赤外及び電気光学システムハンドブック」の巻３，電気光学部品第５章「赤外センサーの読み出しエレクトロニクス」ジョン・エル・バンポール、ＥＲＩＭ／ＳＰＩＥ  １９９３年（セクション５．６．６参照）に述べられている。
【００１９】
検出器６０を更に処理することが図３Ｃに示されている。図３Ｃに示している構造は図３Ｂのものとは逆さまになっている。基板６２の大半はラッピングで除去し、残りはエッチング阻止層６４までエッチングして除去される。その層６４自体はその時に除去される。コンタクト６６は０．５μｍから０．４μｍの薄さになる。
【００２０】
図３Ｄを参照して、層６６の表面に通常のレジストマスクを塗布してエッチング作業が行われる。エッチングは層６６とＭＱＷ構造６８を通して行い、コンタクト７０まで行う。このようにして長く延びている構造８２，８４，８６，８８，９０及び９２を作る。長く延びた構造８４は長く延びたＭＱＷエレメント６８Ａの上にコンタクト６６Ａを持つ。同様に、長く延びている構造８６はコンタクト６６Ｂを持ち、それは物理的にまた電気的に長く延びているＭＱＷエレメント６８Ｂと接触していて、構造８８はＭＱＷエレメント６８Ｃの上にコンタクト６６Ｃを持ち、構造９０はＭＱＷエレメント６８Ｄの上にコンタクト６６Ｄを持つ。エレメント８４，８６，８８および９０はその間に間隔が開けられていて、検出器６０が受け取ることになっている赤外輻射に対する回折格子となっている。このようにして、エレメント８４，８６，８８，９０の間に空間が、また、エレメント８４と８２の間とエレメント９０と構造９２の間に空間が作られている。光学空洞改善被覆がこれらの空間に入れられていて、その空間を部分的あるいは完全に充填している。このＭＱＷエレメント６８Ａ〜Ｄは各々が赤外輻射吸収体である。
【００２１】
図３Ｄに示しているエッチング処理によって構造８２と９２も作られる。構造８２はエポキシ８３の部分の上にｎ+ ＧａＡｓ導体６６Ｅを持っている。構造９２はｎ+ ＧａＡｓ導体６６Ｆを持ち、それはエポキシ８３の部分で支えられている。
【００２２】
図４Ａには、検出器１００の寸法を入れた配置を示している。ここではそのようなエレメントのアレイの中にある１つのピクセルエレメントが示されている。検出器１００はエレメント１０２，１０４，１０６，１０８及び１１０を持っていて、それらは図３Ｄに示されているエレメント８４，８６，８８及び９０と同様に形成されたものである。各々のエレメントは一番上に長く延びているｎ+ ＧａＡｓコンタクト、例えば１０２Ａと、長く延びているＭＱＷエレメント１０２Ｂと、平面状のｎ+ ＧａＡｓコンタクト１１２を持っていて、コンタクト１１２は各エレメント１０２〜１１０についてＭＱＷエレメントの底にある表面に接続している。Ａｕで作られていて、２０００Ａ厚さの金属コンタクト／反射器１１４がコンタクト１１２の１０２ＢなどのＭＱＷエレメントから反対側に形成されている。各エレメント１０２〜１１０は１．２ミクロンの幅を持ち、８ミクロンのピッチの間隔になっている。この物理的な形状は８〜１０ミクロン帯域であるＬＷＩＲ輻射にうまく応答するようになっている。エレメント間の空間は約６．８ミクロンである。
【００２３】
オーミックコンタクト１１３はＡｕ／Ｇｅで出来た四角で平面状構造をしており、約９００Ａの厚さと５μｍ×１０μｍの寸法である。そのオーミックコンタクト１１３は反射器１１４を形成する前にコンタクト１１２の表面に作られる。オーミックコンタクト１１３はコンタクト１１２と反射器１１４の間に良いオーミック接続を作る。
【００２４】
検出器１２０の他の実施例を図４Ｂに示している。これは図４Ａに示している検出器１００と基本的には同じであるが、エレメント１０２−１１０を形成するエッチング作業は、エッチングが下側のコンタクト１１２の一部まで達するがコンタクト１１２の厚さ全体まで達しないまで行われている。このエッチング作業でエレメント１２２，１２４，１２６，１２８及び１３０を形成する。これらのエレメントの幅と間隔は図４Ａに示しているエレメント１０２−１１０の幅と間隔と同じである。ここでもエレメントは間隔を持って配置されているので、エレメント間に空間を形成している。これらの空間は同様に光学空洞改善被覆を塗布する空間となる。エレメント１２２は、検出器１２０のエレメントすべての例と同様に、長く延びているｎ+ ＧａＡｓコンタクト１２２Ａを持っていて、それは、長く延びているＭＱＷエレメント１２２Ｂの上部にある表面及びコンタクト１１２の下にある長く延びているｎ+ ＧａＡｓの部分と物理的電気的に接触している。パターンになったコンタクト１１２は金属反射器１３２の表面上に位置している。その反射器は図４Ａに示している反射器１１４と基本的には同じである。図４Ａに示しているオーミックコンタクト１１３に相当する、平面状オーミックコンタクト１３４はエレメント１３０の右下のところでｎ+ ＧａＡｓコンタクト１１２の上に形成される。そしてコンタクト／反射器１３２が形成される。オーミックコンタクト１３４はコンタクト１１２と反射器１３２の間に良好なオーミック接続をする。
【００２５】
検出器１２０の他の実施例を図４Ｃに示している。これは図４Ａに示している検出器１００と同じであるが、エレメント１０２−１１０を形成するエッチング作業が、一ヶ所を除いて、エッチングが下側のコンタクト１１２を通るまで続けられる。場所１１２Ａは除去されていない。このエッチングによって、エレメント１３８，１３９，１４０，１４１及び１４２を作る。これらのエレメントの幅と間隔は、図４Ａに示しているエレメント１０２−１１０の幅及び間隔とほぼ同じである。図４Ａと同じように、図４Ｃでもエレメント間に作った空間を持っている。これらの空間が塗布した光学空洞改善被覆を受け入れることになる。所定の波長を持っている赤外輻射についての検出器感度はＭＱＷエレメントの幅と間隔に関係している。すべてのエレメントの例と同じように、エレメント１３８は、長く延びているＭＱＷエレメント１３８Ｂの上表面と物理的電気的に接触している長く延びている上にあるｎ+ ＧａＡｓコンタクト１３８Ａを持っており、下側にある長く延びているｎ+ ＧａＡｓコンタクト１３８ＣはＭＱＷエレメント１３８Ｂの下側の表面に接続している。そのコンタクト１３８Ｃおよび他のエレメントにある相当するコンタクトは金属コンタクト／反射器１３７の表面上に位置している。それは図４Ａに示している反射器１１４と基本的に同じである。図４Ａに示しているオーミックコンタクト１１３に相当する平面状オーミックコンタクト１４３は領域１１２Ａのところでｎ+ ＧａＡｓコンタクト１１２の上に形成されている。そして、そのコンタクト／反射器１３７が形成されている。そのオーミックコンタクト１４３は、１３８Ｃなどの他の下側にあるコンタクトすべてと電気的に接続されている領域１１２Ａと反射器１３７との間に良好なオーミック接続を与えている。
【００２６】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、長く延びているエレメント１０２−１１０，１２２−１３０及び１３８−１４２の断面図を示している。
【００２７】
図５においては、上に述べた複数の検出器がアレイに並んでいる焦平面検出器アレイ１５０を示している。検出器アレイ１５０を矢印１５２で示している方向から見たものは、図３Ｄや４Ａに示しているものと基本的には同じである。検出器アレイ１５０は検出器ピクセル構造１５４，１５６，１５８，１６０，１６２及び１６４を持っている。各ピクセル構造１５４−１６４は対応するＩｎ障壁、すなわちピクセル構造１５４には障壁１６６，ピクセル構造１５８には障壁１６８，ピクセル構造１６２には障壁１７０，ピクセル構造１６４には障壁１７２などを持つ。各障壁はＲＯＩＣ１８０の対応する端子（図示せず）と接続されている。充填エポキシ１８２はそのピクセル構造１５４−１６４をＲＯＩＣ１８０に接着している。
【００２８】
ピクセル構造１５８について詳しく述べる。残りのピクセル構造は同じ様な形状をしている。検出器アレイ１５０の上の表面全体に上部アレイｎ+ ＧａＡｓコンタクト１８６が有り、それはエッチされて１８６Ａや１８６Ｂを含めて長く延びている（ストリップ）セグメントとなっている。それらはより幅広の長く延びているｎ+ ＧａＡｓ導電体１８６Ｃや１８６Ｄの間に延びている。ピクセル構造１５８で長く延びているセグメントはセグメント１８６Ｅ、１８６Ｆ，１８６Ｇ及び１８６Ｈからなっている。セグメント１８６Ｅ−１８６Ｈは広いｎ+ ＧａＡｓ導電体１８６Ｊのところでその端が接続されていて、ピクセル構造１５８の反対側にも同様な導電体（図示せず）がある。コンタクトセグメント１８６Ａと１８６Ｂはコンタクトセグメント１８６Ｅ、１８６Ｆ，１８６Ｇ及び１８６Ｈを横切っている。コンタクトセグメント１８６Ｅ−１８６Ｈは図３Ｄにあるコンタクト６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ及び６６Ｄに相当する。ｎ+ ＧａＡｓ導電体１８６Ｃと１８６Ｄは図３Ｄの導電体６６Ｅと６６Ｆに相当する。
【００２９】
各ピクセル構造１５４−１６４は、ピクセルの下側のコンタクトを対応するＩｎ障壁に電気的に接続するためにコンタクト／反射器を持っている。
【００３０】
障壁間の領域は、図３Ｃや３Ｄに示しているように、充填エポキシ１８２で充たされている。
【００３１】
各ピクセル構造１５４−１６４では、ｎ+ ＧａＡｓコンタクト１８６のすぐ下に、回折ＭＱＷ構造１９０があり、それは各コンタクト１８６のセグメントの下のセグメントを持っている。これは図３Ｄや４Ａに示しているものと基本的に同じである。例えばＭＱＷエレメント１９０Ａはコンタクト１８６Ａのすぐ下にある。
【００３２】
平面状コンタクトはＭＱＷ構造１９０とコンタクト／反射器の間の位置に形成されている。そのピクセル構造１５４、１５６、１５８、１６０、１６２及び１６４は対応する下側（第二）コンタクト１９４Ａ，１９４Ｂ，１９４Ｃ，１９４Ｄ，１９４Ｅ及び１９４Ｆを持っている。
【００３３】
コンタクト／反射器１９６Ａはピクセル構造１５４の下の部分にある。反射器１９６Ａは障壁１６６と物理的電気的に接続している。コンタクト／反射器１９６Ｂはピクセル構造１５８の下の部分に有り、障壁１６８と電気的に接続している。コンタクト／反射器１９６Ｃはピクセル構造１６２の下の部分に有り、コンタクト／反射器１９６Ｄはピクセル構造１６４の下の部分にある。コンタクト／反射器は好ましくはＡｕで作られており、好ましい厚さは２０００  である。反射器１９６Ａ−１９６Ｄは図３Ｄの反射器７２に相当する。
【００３４】
溝２１０、２１２、２１４、２１６及び２１８は検出器１５０の構造の中にエッチして作られていて、各ピクセル構造を電気的に孤立させている。これらの溝各々は障壁のある場所からコンタクト１８６の下面まで上に延びている。これらの溝は非導電性エポキシ１８２で充填されている。このようにして製作したものはＥＱＷＩＰエレメントと溝からなる一連の四角のチャネルであって、玉子枠のような外観をしている検出器となる。
【００３５】
各ピクセル構造１５４、１５６、１５８、１６０、１６２及び１６４は２５ケのセクション（５ｘ５）からなり、セクションの底のところは、ピクセル構造１６４で示したオーミックコンタクト２１９のような、一般に四角の平面状オーミックコンタクトをしている。そのオーミックコンタクトはセクションの面積よりも広い面積を持つように延びていることができる。そのオーミックコンタクト２１９はＡｕ／Ｇｅからできていて、下側のｎ+ ＧａＡｓコンタクト１９４ＦとＡｕ反射器１９６Ｄの間にある。そのオーミックコンタクト２１９によって、ｎ+ ＧａＡｓコンタクト１９４Ｆと反射器１９６Ｄとのオーミック接触をする。同様なオーミックコンタクトは、他のピクセル構造の各々で同じ様な場所に設けられている。
【００３６】
各々のコンタクト／反射器は、検出器ピクセル構造の下にある対応する障壁と電気的に接続している。また、各コンタクト／反射器は赤外輻射反射器として作用する。
【００３７】
検出器アレイ１５０は図３Ａ−３Ｄを参照しながら述べた材料や工程によって製作される。図５に示している検出器アレイ１５０のパラメータは下の表１に示している。表２に示すテスト結果はピクセル寸法５６μｍｘ５６μｍで、アレイの典型的なピクセル間隔が６０μｍｘ６０μｍである検出器に関するものである。
【００３８】
一番上のコンタクト１８６は、ピクセル構造の外周にある導電体に接続されている。それらの導電体は上に述べたＩｎ障壁に降りていって、下に貼ってあるＲＯＩＣの端子に延びている。
【００３９】
図５に示している検出器の最適のパラメータを下の表１に示している
【００４０】
【表１】
0005027960.tif 000002
【００４１】
図５に示すように製作した検出器のテスト結果を下の表２に示す。
【００４２】
【表２】
0005027960.tif 000003
【００４３】
図５に示している検出器アレイ１５０は、各ピクセル構造の中でＭＱＷ回折格子エレメントはお互いに横切っているので、非偏光である。そのために、入射した赤外輻射の全ての偏光を受け入れることができる。
【００４４】
図６において、図５に示している検出器アレイ１５０と似ている偏光検出器アレイ２４０を示しているが、それはただ一方向のみに延びている長く延びた回折ＭＱＷエレメントを持っている。その検出器アレイ２４０は検出器ピクセル構造２４２、２４４、２４６、２４８、２５０及び２５２を持っている。各ピクセル構造はＲＯＩＣ２６０と接続している対応するＩｎ障壁を有している。障壁２６２はピクセル構造２４２をＲＯＩＣ２６０の端子（図示せず）に接続している。同様にして、ピクセル構造２４６には障壁２６４が、ピクセル構造２５０には障壁２６６が、ピクセル構造２５２には障壁２６８がある。検出器アレイ２４０には、ピクセル毎に対応する障壁がある。それ故に各ピクセル構造はＲＯＩＣ２６０に供給される各々の信号を生じる。
【００４５】
障壁２６２−２６８の間の空間には充填エポキシ２７０が充填されていて、周りにあるエレメントを一緒に接合している。
【００４６】
検出器アレイ２４０はその上表面にｎ+ ＧａＡｓアレイコンタクト２７４を有する層を持ち、それは複数の長く延びているコンタクトストリップからなっており、それらは全てお互いに電気的物理的に接続している。ピクセル構造２４６は長く延びているコンタクト２７４Ａと２７４Ｂとを持つ。
【００４７】
コンタクト２７４の下には、図５に示した構造１９０や図３Ｄに示した構造６８に似ている回折ＭＱＷ構造２７６がある。ピクセル構造２４６はＭＱＷエレメント２７６Ａや２７６Ｂを有し、それらはその上表面にｎ+ ＧａＡｓストリップコンタクト２７４Ａと２７４Ｂを持つ。コンタクトストリップ２７４Ａと２７４Ｂはより幅の広いｎ+ ＧａＡｓ導体２７４Ｃと２７４Ｄの間に延びている。
【００４８】
各ピクセル構造で下側の（第二の）平面状ｎ+ ＧａＡｓコンタクトは検出器２４０を横切って延びていて、ピクセル構造各々に対する別のコンタクトに分かれている。これは、構造２４２ではコンタクト２８０Ａに、構造２４４ではコンタクト２８０Ｂに、構造２４６ではコンタクト２８０Ｃに、構造２４８ではコンタクト２８０Ｄに、構造２５０ではコンタクト２８０Ｅに、そして構造２５２ではコンタクト２８０Ｆになっている。コンタクト２８０は図３Ａ−３Ｄに示しているコンタクト７０に対応する。コンタクト２８０Ａ−Ｆは溝２８２、２８４、２８６、２８８及び２９０で分けられている。結果として構造はＥＱＷＩＰエレメントと溝で形成されている長く延びているチャネル３８０を持つ。
【００４９】
Ａｕコンタクト／反射器はまた各ピクセル構造に対応している個々のコンタクト／反射器に溝２８２−２９０で分割されている。ピクセル構造２４２は反射器２９８Ａを、構造２４６は反射器２９８Ｂを、構造２５０は反射器２９８Ｃを、そしてピクセル構造２５２は反射器２９８Ｄを持つ。図５で検出器アレイ１５０について述べたように、各反射器はピクセル構造の下にある対応する障壁と電気的に接続している。各反射器はまた赤外輻射反射器として働く。
【００５０】
各ピクセル構造２４２、２４４、２４６、２４８、２５０及び２５２は５ケの長く延びたセクションを持ち、その各セクションは、ピクセル構造２５０で示したオーミックコンタクト２９２やピクセル構造２５２で示したコンタクト２９４のような、オーミックコンタクトを持つ。各オーミックコンタクトはＡｕ／Ｇｅからなり厚さ９００  の四角構造をしている。各オーミックコンタクトは、ピクセル構造２５０でのコンタクト２８０Ｅのように、対応する下側コンタクトと下にある反射器２９８Ｃの間に形成されている。そのオーミックコンタクトによって、上にある第二のｎ+ ＧａＡｓコンタクトと下にあるＡｕ反射器の間に良好なオーミック接続をする。
【００５１】
図６に示している検出器アレイ２４０は一方向にだけ延びている長いＭＱＷエレメントを有している。そのために、それは赤外輻射のただ一方向の偏光のみを検出する。
【００５２】
図７において、複数のピクセル構造を持っている焦平面アレイ（ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｒｒａｙ）３１０を示している。このアレイは好ましくは横に６４０のピクセル構造と縦に４８０のピクセル構造を持っている。１つのピクセル構造３１２は、例えば、図５で述べたピクセル構造１５８に相当する。アレイ３１０の中で各ピクセル構造は、別々の電気出力信号を有しており、６４０ｘ４８０エレメントを有する完全な画像が作られる。
【００５３】
ピクセル構造はＲＯＩＣに電気的に接続されている。図５に示している検出器アレイ１５０を参照する。コンタクト１８６のような一番上のｎ+ ＧａＡｓコンタクトは接地記号で示している電気的な共通点に接続されている。例えば、回折ＭＱＷエレメント１９０Ａに相当する特定の回折ＭＱＷエレメント３２０は一番上のコンタクト１８６と下のコンタクトの間を接続していて、それはｎ+ ＧａＡｓコンタクト１９４Ｃに相当する。下のコンタクトはＡｕ反射器１９６Ｂに接続されていて、障壁１６８を介してＲＯＩＣ１８０に接続されている。好ましい実施例ではこれは「直接注入」ＲＯＩＣである。
【００５４】
障壁１６８を経由して伝達される信号はＭＯＳＦＥＴ  ＰＲＥＡＭＰトランジスター３２２に与えられ、そのトランジスターはＶbias供給に接続されているゲート端子を持っている。トランジスター３２２で作られた増幅した信号はキャパシター３２４に蓄えられる。積算された信号は、アレイ全体にわたってピクセル構造各々で作られた信号を選択的に選び出すマルチプレキサー（図示せず）に供給される。ＭＱＷエレメント３２０には、トランジスター３２２及びＭＱＷエレメント３２０への仲介している導電体を介してバイアス電圧が供給される。
【００５５】
回折ＭＱＷエレメント３２０で赤外輻射が吸収されると、キャリアが生まれてＭＱＷエレメントの導電率が変わる。これによってエレメントからの出力信号が変えられる。この信号の変化は受け取った赤外輻射に対応している。ピクセルエレメントからのすべての信号を集めることによって、受け取った赤外輻射に相当する画像ができる。
【００５６】
上に述べたＭＱＷエレメントの各々は、線形構造をしているが、そのエレメントは曲がっていて長く延びた構造をしていることができる。
【００５７】
ＱＷＩＰ構造は光学空洞改善被覆なしでも赤外輻射を受け取る上での良好な効率を持っている。対向している縦表面の上と下のコンタクトを接続することで、長く延びている回折ＭＱＷエレメントの軸を横切って流れる電流を生じる。ＭＱＷがパターン化されていない従来のＱＷＩＰに比して、長く延びた回折ＭＱＷエレメントはＭＱＷ断面に比例した暗電流が小さなものとなっている。エレメント間に間隔があることによってエレメントを空気に曝していて、漏洩電流を生じることが知られている。表面に沿ったこの表面漏洩電流によって、効率を悪化させる更なるノイズが生じる。光学空洞改善被覆を塗布することによって表面電流は減少し、そのために検出信号のノイズが減少して効率が改善される。図９Ａに示しているように、光学空洞改善被覆が好ましい実施例では塗布されていて、エレメント間の空間を充たしている。図示することの容易さのために、図９Ａは図４Ｂに相当するものとなっているが、エレメント１２２、１２４、１２６、１２８及び１３０間の空間に光学空洞改善被覆３９０が充填されていて、エレメントの縦表面を被覆していることを示すことが追加されている。エレメント間の空間（空洞）を充たすのに適当な材料を使った場合には有効である。その空間が完全に充填されている時には光学空洞改善被覆として、反射率が１．５以下の材料であるべきである。光学空洞改善被覆の反射率は重要であるというのは、もしそれが余りにも高い場合には電磁エネルギー場がＥＱＷＩＰ材料の吸収量子井戸部分とともに空洞間の被覆にも集中してしまうためである。検出器はＥＱＷＩＰ材料の吸収量子井戸部分に集められたエネルギーのみを使っているので、光学空洞改善被覆へのエネルギー集中は出来るだけ小さくする必要がある。図９Ｂは好ましい実施例でできた構造を示しており、そこではエレメント１２２、１２４、１２６、１２８及び１３０の間にある空間全体が光学空洞改善被覆４００で充填されていて、被覆はｎ+ コンタクト１２２Ａの上に延びている。コンタクトの上の厚さＴは１〜３ミクロンの範囲であることが好ましい。図９Ｂはまた図４Ｂに相当するものであるが、光学空洞改善被覆としては違った形状をしており、それはまたアレイ構造全体の上に被覆を形成している。望むならば、反射防止被覆４０２を光学空洞改善被覆４００の平面状表面に塗布することができる。反射防止被覆はこの技術分野では知られているので、これ以上述べる必要はない。その光学空洞改善被覆は図４Ａや４Ｃに図示している実施例と同様なやり方で塗布することができる。
【００５８】
図１０は光学空洞改善材料の被覆４０４を持った焦平面検出器アレイ１５０の部分図である。このアレイの図は矢印１５２で指し示されていて、光学空洞改善被覆を加えていることを除いて、図３Ｄと４Ａに相当するものである。図からわかるように、図示している実施例にある光学空洞改善被覆は、別の長く延びているＭＱＷエレメントとｎ+ コンタクトからなる全体として４０６としているエレメントの上に延びている被覆を示している。この実施例では、光学空洞改善被覆の外表面は平滑であり、アレイの外形が角になっている。図示の容易さのために、平面状アレイが示されていて、そのために被覆は平面状の上表面を持っている。
【００５９】
光学空洞改善被覆はポリイミドのような適当なプラスチックとすることができ、それは製作の時に装置の上で回転させて塗布される。そのポリイミドは検出器の上にポリイミドを回転させて塗布することができる。この方法では、ポリイミドは液体で検出器に塗布されて、そして検出器はターンテーブル上に載せられる。そのターンテーブルは回転させられて、余分のポリイミドは放出される。残ったポリイミドの厚さは液体の粘度を変えたり、ターンテーブルの回転数ｒｐｍによって制御することが出来る。その後ポリイミドは固化される。固化は通常ポリイミドを適当な温度に加熱して行われる。固化温度は特定のポリイミドに応じて変えられる。
【００６０】
その光学空洞改善被覆が空間を完全には充たしていないときには、その被覆材料の反射率は２．５以下で、好ましくは２．０以下である。被覆の反射率を適当に選ぶことによって、ある程度のエネルギーは被覆に入るが、ＥＱＷＩＰ材料の量子井戸部分にエネルギーが集中することになる。ＥＱＷＩＰ材料にエネルギーのほとんどが集中することによって、入射エネルギーに対する応答信号が大きくなる。光学空洞改善にはＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4 のような特定の反射率を持っている絶縁物とすることもできる。そのＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 は蒸発のようなその技術分野で知られている適当な技術によって塗布することができる。
【００６１】
図１１に示している本発明の他の実施例では、光学空洞改善被覆はエレメント間の空間や空洞を完全には充たしていない。図１１に示しているように、被覆４１０は、その被覆なしでそのアレイの形を反映しているカバーとすることができる。図１１で見られるように、エレメント１４０，１４１，１４２の表面は光学空洞改善被覆で覆われている。図示の目的のために、被覆はエレメント１３９にだけ延びて示している。図１１は図４Ｃに対応するものである。しかし、同じ技術を使って、図４Ａと４Ｂに示している実施例に光学空洞改善被覆をすることができる。このように、その被覆によって反射器とともにエレメントの縦の表面あるいは、場合によっては、下側のコンタクトをカバーすることができる。（下側のコンタクトが反射器をカバーしている実施例や、反射器が表に出ている実施例を示している図４Ａ、４Ｂ、４Ｃを参照）。光学空洞改善被覆がエレメント間の空間を完全に充填していないときには、より高い反射率の改善被覆を用いることができる。そのような場合には、反射率は２．５以下あるいは好ましくは２．０以下とすることができる。空洞を充たしていない形状に合わさっている被覆の厚さは被覆材の反射率に合わせて、また検出器が検出するように設計されている波長に合わせて選定される。被覆の反射率や厚さは、検出器が検出するように設計されている波長について、応答性が最も良くなるように調整することができる。光学空洞改善被覆は適当な反射率を持ったいかなる非導電性材料であって、一緒に使用できるもの、すなわち検出器を構成している材料に悪影響を与えないものとすることが出来る。適当な被覆について８−１２ミクロン波長帯域での反射率は下記のものである。
【００６２】
ポリイミド              １．５
ＳｉＯ2               約０．４５（しかし変わることがある）
Ｓｉ3 Ｎ4               ２．０
ＺｎＳ                  ２．２
【００６３】
上の説明は一成分の光学空洞改善被覆のみに関するものであるが、多層であっても使うことができる。多成分、積層あるいは重ねた被覆は更に検出器エレメントの光学的電気的特性を改善する。図９Ａ，９Ｂ、１０及び１１は図示の目的であって寸法を示すものではない。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のＱＷＩＰ構造は入射した赤外輻射に対して良好な効率を持っている。
【００６５】
本発明を８−１０μｍの長波長赤外スペクトル帯域で作動するガリウム・ヒ化物／アルミニウム・ガリウム・ヒ化物ＭＱＷを用いて説明した。しかし、パラメータやＭＱＷ材料系を適当に選択することによって、この発明は他のスペクトル帯域にも適用できる。他のＭＱＷ材料系としては、インジウム・ガリウム・ヒ化物／インジウム・アルミニウム・ヒ化物、インジウム・ガリウム・ヒ化物／インジウム・リン化物及び変性したインジウム・ガリウム・ヒ化物／ガリウム・ヒ化物が使えるが、これに限定されない。
【００６６】
この発明のいくつかの実施例を添付図面で示して、上の詳細な説明の中で述べたが、この発明は開示した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲から離れないで、多くの配置換えや修正や置き換えができることがわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属表面に形成した回折格子とＧａＡｓ基板を持った従来のＱＷＩＰの正面からの断面図である。
【図２】金属表面に形成した回折格子を持った従来のＱＷＩＰの正面からの断面図である。
【図３Ａ】改善した実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を作る第１の製造ステップを示している縦断面図である。
【図３Ｂ】改善した実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を作る第２の製造ステップを示している縦断面図である。
【図３Ｃ】改善した実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を作る第３の製造ステップを示している縦断面図である。
【図３Ｄ】改善した実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を作る第４の製造ステップを示している縦断面図である。
【図４Ａ】改善した（ｅｎｈａｎｃｅｄ）第１の実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を示している縦断面図であり、各々のものは赤外輻射にたいする回折格子を形成している群になった多数の量子井戸エレメントからなっている。
【図４Ｂ】改善した（ｅｎｈａｎｃｅｄ）第２の実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を示している縦断面図であり、各々のものは赤外輻射にたいする回折格子を形成している群になった多数の量子井戸エレメントからなっている。
【図４Ｃ】改善した（ｅｎｈａｎｃｅｄ）第３の実施例のＱＷＩＰ（ＥＱＷＩＰｓ）を示している縦断面図であり、各々のものは赤外輻射にたいする回折格子を形成している群になった多数の量子井戸エレメントからなっている。
【図５】シリコン読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）とハイブリッドした非偏光二次元格子になったＥＱＷＩＰエレメントを持っている多数のピクセルからなる焦平面アレイの部分断面斜視図である。
【図６】図５に示したものと似ているが、一次元格子になったＥＱＷＩＰエレメントを持っている本発明の他の実施例の部分斜視図である。
【図７】非常に多くの検出器ピクセル構造を用いている焦平面アレイの平面図である。
【図８】各ＥＱＷＩＰピクセル構造に用いている電気回路を示すブロック図である。
【図９Ａ】光学空洞改善被覆を有するＥＱＷＩＰ構造の一実施例の図である。
【図９Ｂ】光学空洞改善被覆を有するＥＱＷＩＰ構造の他の実施例の図である。
【図１０】光学空洞改善被覆を有するアレイの部分断面斜視図である。
【図１１】検出器の形状に一致する光学空洞改善被覆を持ったＥＱＷＩＰ構造の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
２０，４０，６０，１００，１２０，
１５０，２４０，３１０                検出器
３０，４２，６２                      基板
３２，７２，１１４，１３２，１３７，
１９６Ａ、１９６Ｂ、１９６Ｃ、
１９６Ｄ、２９８Ａ，２９８Ｂ、
２９８Ｃ、２９８Ｄ                    反射器
３４，４４，６６，６６Ａ、６６Ｂ、
６６Ｃ、６６Ｄ、６６Ｅ、６６Ｆ、
７０，１０２Ａ、１１２，１１２Ａ、
１２２Ａ、１３８Ａ，１３８Ｃ、１８６，
１８６Ａ、１８６Ｂ、１８６Ｃ、１８６Ｄ、
１８６Ｅ，１８６Ｆ、１８６Ｇ、１８６Ｈ、
１８６Ｊ、１９４Ａ、１９４Ｂ、１９４Ｃ、
１９４Ｄ、１９４Ｅ，１９４Ｆ、２７４，
２７４Ａ、２７４Ｂ、２７４Ｃ、２７４Ｄ、
２８０Ａ，２８０Ｂ、２８０Ｃ、２８０Ｄ、
２８０Ｅ、２８０Ｆ                    コンタクト
３６，４６，６８，６８Ａ，６８Ｂ、
６８Ｃ、６８Ｄ、８２，８４，８６，
８８，９０，９２，１０２，１０２Ｂ、
１０４，１０６，１０８，１１０，
１２２，１２２Ｂ、１２４，１２６，
１２８，１３０，１３８，１３８Ｂ、
１３９，１４０，１４１，１４２，
１９０，１９０Ａ，２７６，２７６Ａ、
２７６Ｂ、３２０                      ＭＱＷ構造（エレメント）
１５４，１５６，１５８，１６０，
１６２，１６４，２４２，２４４，
２４６，２４８，２５０，２５２，
３１２                                ピクセル構造
３８，４８                            回折格子
６４                                  エッチング阻止層
７４，１１３，１３４，１４３，
２１９，２９２，２９４                オーミックコンタクト
７６，７８                            開口
８０，１６６，１６８，１７０，１７２，
２６２，２６４，２６６，２６８        障壁
８１、１８０，２６０                  集積回路（ＲＯＩＣ）
８３，１８２，２７０                  充填エポキシ
２１０，２１２，２１４，２１６，
２１８，２８２，２８４，２８６，
２８８，２９０                        溝
３１０，４００，４０４，４０６        光学空洞改善被覆
３２２                                トランジスター
３２４                                キャパシター
３８０                                チャネル
４０２                                反射防止被覆
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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