【手続補正書】
【提出日】平成23年3月29日(2011.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料である第２の化合物半導体層と、
前記第２の化合物半導体層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープあるいはｐ型ドーピングされた材料である第３の化合物半導体層と
を備え、
前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって、
前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きく、
前記第３の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、
前記第２の化合物半導体層の膜厚は、臨界膜厚以下であることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記第３の化合物半導体層は、前記第２の化合物半導体層上に直接に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記第２の化合物半導体層と前記第３の化合物半導体層との間に、前記第１の化合物半導体層と同一組成であって、ｎ型ドーピングされた材料である第４の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料であって、臨界膜厚以下である第２の化合物半導体層と、
前記第２の化合物半導体層上の、前記第２の化合物半導体層との界面において前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、膜厚方向に組成が傾斜している第４の化合物半導体層と、
前記第４の化合物半導体層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープまたはｐ型ドーピングの第３の化合物半導体層であって、前記第４の化合物半導体層との界面において前記第４の化合物半導体層と同一組成である第３の化合物半導体層と
を備え、
前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって
前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きいことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料であって、臨界膜厚以下である第２の化合物半導体層と、
前記第２の化合物半導体層上の、前記第２の化合物半導体層との界面において前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、膜厚方向に組成が傾斜しているノンドープまたはｐ型ドーピングされた材料である組成遷移層と、
前記組成遷移層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープまたはｐ型ドーピングされた材料である第３の化合物半導体層であって、前記組成遷移層との界面において前記組成遷移層と同一組成である第３の化合物半導体層と
を備え、
前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって、
前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きいことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項６】
前記第１の化合物半導体層と、第２の化合物半導体層との間に、前記第１の化合物半導体層と同一組成の第１の繰り返し層と、前記第２の化合物半導体層と同一組成の第２の繰り返し層とをそれぞれ少なくとも１層ずつ備え、
前記第１の繰り返し層と前記第２の繰り返し層とは、交互に配置されており、
前記第２の繰り返し層の膜厚は、臨界膜厚以下であることを特徴とする請求項１、４及び５のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項７】
前記第１の化合物半導体層及び前記第３の化合物半導体層は、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、又はＩｎＳｂＮのいずれかであり、前記第２の化合物半導体層は、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、若しくはＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、又はそれらの混晶のいずれかであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項８】
前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層と同等の濃度にｎ型ドーピングされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項９】
前記第３の化合物半導体層上に配置され、前記第３の化合物半導体層よりも高濃度にｐ型ドーピングされ、かつ前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりも大きなバンドギャップを有する第５の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項１０】
前記第５の化合物半導体層は、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、若しくはＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、又はそれらの混晶のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の赤外線センサ。
【請求項１１】
前記第５の化合物半導体層は臨界膜厚以下であり、
前記第５の化合物半導体層上に、前記第５の化合物半導体層と同等以上にｐ型ドーピングされている、第６の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の赤外線センサ。
【請求項１２】
前記ｐ型ドーピングされた第６の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層または、前記第３の化合物半導体層と同一組成であることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線センサ。
【請求項１３】
前記第１の化合物半導体層の膜厚は、０．１μｍを超えることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項１４】
前記半導体基板は、半絶縁性の半導体基板、または前記半導体基板と該半導体基板に形成された前記第１の化合物半導体層とが絶縁分離可能な半導体基板であり、
前記第１の化合物半導体層上のうち、前記第３の化合物半導体層が形成されていない領域に形成された第１の電極と、
前記第３の化合物半導体層上に形成された、第２の電極と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項１５】
前記半導体基板上には、前記赤外線センサに形成された第１の電極と、該第１の電極が形成された赤外線センサの隣の赤外線センサに形成された第２の電極とが直列接続するように、複数の赤外線センサが連続的に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の赤外線センサ。
【請求項１６】
出力信号を測定する際に、前記第１及び第２の電極間のバイアスをゼロバイアスとし、赤外線入射時の信号を開放回路電圧として読み出すことを特徴とする請求項１４または１５に記載の赤外線センサ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の赤外線センサと、
前記赤外線センサから出力される電気信号を処理して所定の演算を行う集積回路部と
を備え、
前記赤外線センサ及び前記集積回路部が同一パッケージ内にハイブリッドの形態で配設されていることを特徴とする赤外線センサＩＣ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このような赤外線センサを提供するために、本発明の第１の態様は、半導体基板と、前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料である第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導体層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープあるいはｐ型ドーピングされた材料である第３の化合物半導体層とを備え、前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって、前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きく、前記第３の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、前記第２の化合物半導体層の膜厚は、臨界膜厚以下であることを特徴とする赤外線センサである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第３の化合物半導体層は、前記第２の化合物半導体層上に直接に配置されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記第２の化合物半導体層と前記第３の化合物半導体層との間に、前記第１の化合物半導体層と同一組成であって、ｎ型ドーピングされた材料である第４の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明の第４の態様は、半導体基板と、前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料であって、臨界膜厚以下である第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導体層上の、前記第２の化合物半導体層との界面において前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、膜厚方向に組成が傾斜している第４の化合物半導体層と、前記第４の化合物半導体層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープまたはｐ型ドーピングの第３の化合物半導体層であって、前記第４の化合物半導体層との界面において前記第４の化合物半導体層と同一組成である第３の化合物半導体層とを備え、前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きいことを特徴とする赤外線センサである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の第５の態様は、半導体基板と、前記半導体基板上の、インジウム及びアンチモンを含み、ｎ型ドーピングされた材料である第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層上の、ｎ型ドーピングされた材料であって、臨界膜厚以下である第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導体層上の、前記第２の化合物半導体層との界面において前記第１の化合物半導体層と同一組成であり、膜厚方向に組成が傾斜しているノンドープまたはｐ型ドーピングされた材料である組成遷移層と、前記組成遷移層上の、インジウム及びアンチモンを含み、ノンドープまたはｐ型ドーピングされた材料である第３の化合物半導体層であって、前記組成遷移層との界面において前記組成遷移層と同一組成である第３の化合物半導体層とを備え、前記第２の化合物半導体層以外の層のバンドギャップは、０．２５ｅＶ以下であって前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりもバンドキャップが大きいことを特徴とする赤外線センサである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の第６の態様は、第１、第４及び第５のいずれかの態様において、前記第１の化合物半導体層と、第２の化合物半導体層との間に、前記第１の化合物半導体層と同一組成の第１の繰り返し層と、前記第２の化合物半導体層と同一組成の第２の繰り返し層とをそれぞれ少なくとも１層ずつ備え、前記第１の繰り返し層と前記第２の繰り返し層とは、交互に配置されており、前記第２の繰り返し層の膜厚は、臨界膜厚以下であることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様において、前記第１の化合物半導体層及び前記第３の化合物半導体層は、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、又はＩｎＳｂＮのいずれかであり、前記第２の化合物半導体層は、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、若しくはＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、又はそれらの混晶のいずれかであることを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の第８の態様は、第１乃至第７のいずれかの態様において、前記第２の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層と同等の濃度にｎ型ドーピングされていることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の第９の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記第３の化合物半導体層上に配置され、前記第３の化合物半導体層よりも高濃度にｐ型ドーピングされ、かつ前記第１の化合物半導体層および前記第３の化合物半導体層よりも大きなバンドギャップを有する第５の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記第５の化合物半導体層は、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、若しくはＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、又はそれらの混晶のいずれかであることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の第１１の態様は、第９又は第１０の態様において、前記第５の化合物半導体層は臨界膜厚以下であり、前記第５の化合物半導体層上に、前記第５の化合物半導体層と同等以上にｐ型ドーピングされている、第６の化合物半導体層をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記ｐ型ドーピングされた第６の化合物半導体層は、前記第１の化合物半導体層または、前記第３の化合物半導体層と同一組成であることを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明の第１３の態様は、第１乃至第１２のいずれかの態様において、前記第１の化合物半導体層の膜厚は、０．１μｍを超えることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明の第１４の態様は、第１乃至第１３のいずれかの態様において、前記半導体基板は、半絶縁性の半導体基板、または前記半導体基板と該半導体基板に形成された前記第１の化合物半導体層とが絶縁分離可能な半導体基板であり、前記第１の化合物半導体層上のうち、前記第３の化合物半導体層が形成されていない領域に形成された第１の電極と、前記第３の化合物半導体層上に形成された、第２の電極とをさらに備えることを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、本発明の第１５の態様は、第１４の態様において、前記半導体基板上には、前記赤外線センサに形成された第１の電極と、該第１の電極が形成された赤外線センサの隣の赤外線センサに形成された第２の電極とが直列接続するように、複数の赤外線センサが連続的に形成されていることを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本発明の第１６の態様は、第１４又は第１５の態様において、出力信号を測定する際に、前記第１及び第２の電極間のバイアスをゼロバイアスとし、赤外線入射時の信号を開放回路電圧として読み出すことを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本発明の第１７の態様は、第１乃至第１６のいずれかの態様の赤外線センサと、前記赤外線センサから出力される電気信号を処理して所定の演算を行う集積回路部とを備え、前記赤外線センサ及び前記集積回路部が同一パッケージ内にハイブリッドの形態で配設されていることを特徴とする赤外線センサＩＣである。