特許 5976141 赤外線検知器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5976141

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】赤外線検知器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0264 20060101AFI20160809BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20160809BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20160809BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20160809BHJP

   B82Y 30/00 20110101ALI20160809BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/08 L

   H01L31/10 Z

   H01L29/06 601D

   H01L27/14 K

   B82Y30/00

   G01J1/02 B

   G01J1/02 Q

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-11379(P2015-11379)

(22)【出願日】2015年1月23日

(65)【公開番号】特開2016-136585(P2016-136585A)

(43)【公開日】2016年7月28日

【審査請求日】2015年1月23日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度、防衛省、試作研究請負契約、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】390014306

【氏名又は名称】防衛装備庁長官

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】小山 正敏

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅子

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 僚

(72)【発明者】

【氏名】西野 弘師

【審査官】 山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２３３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６５１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６５１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 M. NAGASHIMA et al.，Photodetection around 10μm wavelength using s-p transitions in InAs/AlAs/AlGaAs self-assembled quantum dots，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，２０１０年 ３月 ３日，Vol.107，pp.054504-1-5

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／２０

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のコンタクト層上方に複数の単位構造体を積層する工程と、
前記複数の単位構造体上方に第２のコンタクト層を形成する工程と、
を有し、
前記複数の単位構造体を積層する工程は、
第１の中間層を形成する工程と、
前記第１の中間層上に厚さが０．８５ｎｍ以上の第１の障壁層を形成する工程と、
前記第１の障壁層上に平面形状が等方的な複数の量子ドットを４８５℃以上で形成する工程と、
前記第１の障壁層上に前記複数の量子ドットを覆う第２の障壁層を形成する工程と、
前記第２の障壁層上に第２の中間層を形成する工程と、
を繰り返す工程を有し、
前記第１の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記第２の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記量子ドットのキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層及び前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低いことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。

【請求項2】

前記複数の量子ドットの長軸の寸法に対する短軸の寸法の比率の平均値が０．９０以上であり、標準偏差が０．０５以下であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検知器の製造方法。

【請求項3】

前記第１の中間層としてＡｌＧａＡｓ層を形成し、
前記第１の障壁層としてＡｌＡｓ層を形成し、
前記量子ドットとしてＩｎＡｓ量子ドットを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線検知器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、赤外線検知器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

量子ドットを含む量子ドット型半導体装置の一つに量子ドット型赤外線検出器（ＱＤＩＰ：quantum dot infrared photo-detector）がある。ＱＤＩＰでは、赤外線が照射されると量子ドット内に閉じ込められたキャリアが励起されるため、赤外線が光電流として検出される。ＱＤＩＰの構造については、種々の研究がなされている。例えば、所望の長波長特性の実現、暗電流の低減、及び十分な感度の確保を図ったＱＤＩＰが開示されている。

【0003】

しかしながら、従来のＱＤＩＰには偏光依存性がある。つまり、入射光が偏光している場合、偏光方向により感応波長が変化してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−６５１４１号公報

【特許文献2】特開平８−８８４３８号公報

【特許文献3】特開２００７−１２３７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、波長によらず安定した感度を得ることができる赤外線検知器の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

赤外線検知器の製造方法の一態様では、第１のコンタクト層上方に複数の単位構造体を積層し、前記複数の単位構造体上方に第２のコンタクト層を形成する。前記複数の単位構造体を積層する際には、第１の中間層の形成と、前記第１の中間層上への厚さが０．８５ｎｍ以上の第１の障壁層の形成と、前記第１の障壁層上への平面形状が等方的な複数の量子ドットの４８５℃以上での形成と、前記第１の障壁層上への前記複数の量子ドットを覆う第２の障壁層の形成と、前記第２の障壁層上への第２の中間層の形成と、を繰り返す。前記第１の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、前記第２の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高い。前記量子ドットのキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層及び前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低い。

【発明の効果】

【0008】

上記の赤外線検知器等によれば、適切な障壁層及び量子ドットが含まれているため、波長によらず安定した感度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】従来のＱＤＩＰにおける量子ドットの平面形状を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。

【図3】第１の実施形態における量子ドットの平面形状を示す図である。

【図4】第２の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。

【図5A】第２の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図5B】図５Ａに引き続き、赤外線検知器の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図5C】図５Ｂに引き続き、赤外線検知器の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図6】２方向間の寸法の比率の頻度を示すグラフである。

【図7】図６から換算した頻度の分布を示すグラフである。

【図8】感応波長の測定結果を示すグラフである。

【図9】第３の実施形態に係る赤外線撮像装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本願発明者らは、従来のＱＤＩＰにおいて、偏光依存性が生じる原因について検討を行った。この結果、量子ドットの平面形状が楕円になっていることが明らかになった。例えば、図１（ａ）に示すように、表面のミラー指数が（１００）のＧａＡｓ基板の上方に形成された量子ドット５０１の［０１−１］方向の寸法が［０１１］方向の寸法よりも著しく長くなっていることが明らかになった。このような寸法の大きな相違があるため、図１（ｂ）に示すように、キャリアの遷移元の基底準位５０２が共通でありながら、赤外線を吸収したキャリアの遷移先となる励起準位５０３、５０４が大きく相違しているのである。このように、［０１−１］方向の励起準位５０３と基底準位５０２との間のエネルギ差が、［０１１］方向の励起準位５０４と基底準位５０２との間のエネルギ差から大きく相違し、これら２方向の間で吸収する赤外線の波長が相違している。また、励起準位５０３にキャリアが遷移するのは、［０１−１］方向に偏光した赤外線を吸収した場合のみであり、励起準位５０４にキャリアが遷移するのは、［０１１］方向に偏光した赤外線を吸収した場合のみである。このような理由により偏光依存性が生じているのである。

【0011】

そして、このような偏光依存性のために、図１（ｃ）に示すように、２つの感応波長が存在している。この結果、ＱＤＩＰに入射する赤外線の偏光方向を変えると、その偏光方向によって感応する波長が変化する。つまり、赤外線を偏光しない場合には、赤外線の波長が２つの感応波長のいずれであってもＱＤＩＰは感応するが、赤外線が［０１１］方向に偏光している場合と、［０１−１］方向に偏光している場合とでは、ＱＤＩＰが感応する波長が相違する。

【0012】

更に、本願発明者らは、従来のＱＤＩＰにおいて、量子ドットの平面形状が楕円になっている原因についても検討を行った。この結果、量子ドットの成長中に、量子ドットが混晶化していることが明らかになった。従来のＱＤＩＰでは、量子ドットが薄い障壁層上に形成されている。これは、キャリアが容易に障壁層をトンネルできるようにするためである。ところが、障壁層が薄いために、ストランスキークラスタノフ成長様式の自己組織化による量子ドットの成長時に、障壁層の下にある中間層の材料が量子ドットに取り込まれ、混晶化しているのである。

【0013】

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。

【0014】

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態に係る赤外線検知器は、ＱＤＩＰに関する。図２は、第１の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。図２（ａ）は断面構造を示し、図２（ｂ）はキャリアに対するポテンシャルを示している。

【0015】

第１の実施形態に係る赤外線検知器には、図２（ａ）に示すように、コンタクト層１０１、コンタクト層１０１上方に積層された複数の単位構造体１１０、及び複数の単位構造体１１０上方のコンタクト層１０２が含まれている。単位構造体１１０には、中間層１１１、中間層１１１上の障壁層１１２、障壁層１１２上の複数の量子ドット１１３、障壁層１１２上で複数の量子ドット１１３を覆う障壁層１１４、及び障壁層１１４上の中間層１１５が含まれている。図２（ｂ）に示すように、障壁層１１２のキャリア、ここでは電子に対するポテンシャルは、中間層１１１のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、障壁層１１４のキャリアに対するポテンシャルは、中間層１１５のキャリアに対するポテンシャルよりも高い。また、量子ドット１１３のキャリアに対するポテンシャルは、中間層１１１及び中間層１１５のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低い。従って、量子ドット１１３のキャリアに対するポテンシャルは、障壁層１１２及び障壁層１１４のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低い。キャリアに対するポテンシャルはバンドギャップを反映している。このため、障壁層１１２のバンドギャップは中間層１１１のバンドギャップよりも大きく、障壁層１１４のバンドギャップは中間層１１５のバンドギャップよりも大きい。また、量子ドット１１３のバンドギャップは、中間層１１１及び中間層１１５のバンドギャップの各々よりも小さく、障壁層１１２及び障壁層１１４のバンドギャップの各々よりも小さい。

【0016】

また、第１の実施形態では、障壁層１１２の厚さが０．８５ｎｍ以上であり、図３（ａ）に示すように、複数の量子ドット１１３の［０１−１］方向の寸法と［０１１］方向の寸法とが実質的に等しく、複数の量子ドット１１３の平面形状が等方的である。

【0017】

第１の実施形態では、量子ドット１１３内において、量子化により基底準位及び励起準位が形成される。また、障壁層１１２及び障壁層１１４により高い量子閉じ込め効果が得られる。更に、量子ドット１１３の［０１−１］方向の寸法と［０１１］方向の寸法とが実質的に等しいため、図３（ｂ）に示すように、［０１−１］方向と［０１１］方向との間で、基底準位６０２及び励起準位６０３がいずれも実質的に等しい。このため、入射する赤外線がどの方向に偏光していたとしても、基底準位６０２にあるキャリアが、サブバンド間遷移で励起準位６０３に励起される。励起されたキャリアは障壁層をトンネル等により透過し量子ドット１１３外に移動して自由キャリアとなる。この結果、光電流が発生する。そして、本実施形態では、励起準位６０３が［０１−１］方向と［０１１］方向との間で実質的に共通するので、図３（ｃ）に示すように、安定した感応波長が得られる。つまり、偏光方向によらず、安定した感度を得ることができる。

【0018】

ここで、複数の量子ドットの平面形状が等方的であるとは、複数の量子ドットの長軸の寸法に対する短軸の寸法の比率の平均値が０．９０以上であり、かつ標準偏差が０．０５以下であることをいう。量子ドットの平面形状が円である場合、長軸の寸法に対する短軸の寸法の比率は１である。例えば、図１（ａ）に示す量子ドット５０１の［０１−１］方向の寸法が２０ｎｍ、［０１１］方向の寸法が１７ｎｍの場合、上記比率は０．８５である。

【0019】

また、複数の量子ドット１１３の［０１−１］方向の寸法と［０１１］方向の寸法とが実質的に等しく、複数の量子ドット１１３の平面形状が等方的であるのは、障壁層１１２の厚さが０．８５ｎｍ以上であるからである。すなわち、障壁層１１２の厚さが０．８５ｎｍ以上であるため、量子ドット１１３の成長時における障壁層１１２の下にある中間層１１１の材料の取り込みが抑制され、混晶化が抑制されているのである。

【0020】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る赤外線検知器は、ＱＤＩＰに関する。図４は、第２の実施形態に係る赤外線検知器を示す図である。図４（ａ）は断面構造を示し、図４（ｂ）はキャリアに対するポテンシャルを示している。

【0021】

第２の実施形態に係る赤外線検知器には、図４（ａ）に示すように、基板２０５上にバッファ層２０６が形成され、バッファ層２０６上にコンタクト層２０１が形成されている。この赤外線検知器には、更に、コンタクト層２０１上方に積層された複数、例えば１０〜２０の単位構造体２１０、及び複数の単位構造体２１０上方のコンタクト層２０２が含まれている。単位構造体２１０には、中間層２１１、中間層２１１上の障壁層２１２、障壁層２１２上の複数の量子ドット２１３、障壁層２１２上で複数の量子ドット２１３を覆う障壁層２１４、及び障壁層２１４上の中間層２１５が含まれている。また、コンタクト層２０１上に電極２０３が形成され、コンタクト層２０２上に電極２０４が形成されている。

【0022】

基板２０５は、例えば表面のミラー指数が（１００）のＧａＡｓ基板である。バッファ層２０６は、例えば厚さが１００ｎｍのＧａＡｓ層である。コンタクト層２０１は、例えば厚さが２５０ｎｍで電子濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層である。中間層２１１及び２１５は、例えば厚さが２５ｎｍのＡｌＧａＡｓ層である。障壁層２１２及び２１４は、例えば厚さが０．８５ｎｍのＡｌＡｓ層である。量子ドット２１３は、例えば直径が約１０ｎｍ〜２０ｎｍ、高さが約１ｎｍ〜２ｎｍのＩｎＡｓ量子ドットである。量子ドット２１３の面密度は、例えば約１０¹¹個／ｃｍ²である。コンタクト層２０２は、例えば厚さが１５０ｎｍで電子濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層である。コンタクト層２０１及び２０２には、例えばＳｉがドーピングされている。また、電極２０３及び電極２０４は、例えば、ＡｕＧｅ膜、その上のＮｉ膜、及びその上のＡｕ膜を含む。

【0023】

図４（ｂ）に示すように、障壁層２１２のキャリア、ここでは電子に対するポテンシャルは、中間層２１１のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、障壁層２１４のキャリアに対するポテンシャルは、中間層２１５のキャリアに対するポテンシャルよりも高い。また、量子ドット２１３のキャリアに対するポテンシャルは、中間層２１１及び中間層２１５のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低い。従って、量子ドット２１３のキャリアに対するポテンシャルは、障壁層２１２及び障壁層２１４のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低い。キャリアに対するポテンシャルはバンドギャップを反映している。このため、障壁層２１２のバンドギャップは中間層２１１のバンドギャップよりも大きく、障壁層２１４のバンドギャップは中間層２１５のバンドギャップよりも大きい。また、量子ドット２１３のバンドギャップは、中間層２１１及び中間層２１５のバンドギャップの各々よりも小さく、障壁層２１２及び障壁層２１４のバンドギャップの各々よりも小さい。

【0024】

また、第２の実施形態では、量子ドット２１３の［０１−１］方向の寸法と［０１１］方向の寸法とが実質的に等しく、量子ドット２１３の平面形状が等方的である。これは、障壁層２１２の厚さが０．８５ｎｍであるからである。すなわち、障壁層２１２の厚さが０．８５ｎｍであるため、詳細は後述するが、量子ドット２１３の成長時における障壁層２１２の下にある中間層２１１の材料の取り込みが抑制され、混晶化が抑制されているのである。

【0025】

従って、第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、偏光方向によらず、安定した感度を得ることができる。

【0026】

次に、第２の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法について説明する。図５Ａ乃至図５Ｃは、第２の実施形態に係る赤外線検知器の製造方法を工程順に示す断面図である。

【0027】

先ず、図５Ａ（ａ）に示すように、バッファ層２０６を基板２０５上に形成する。バッファ層２０６は、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ：molecular beam epitaxy）法により形成することができる。バッファ層２０６の形成前に基板２０５の表面の酸化膜を除去しておくことが好ましい。例えば、基板２０５をＭＢＥ装置の基板導入室の中に導入し、準備室において脱ガス処理し、超高真空に保持された成長室へ搬送し、Ａｓ雰囲気下で加熱することにより、酸化膜を除去することができる。バッファ層２０６は、例えば基板２０５の温度を６００℃として成長させることができる。バッファ層２０６の形成後、コンタクト層２０１をバッファ層２０６上に形成する。コンタクト層２０１も、例えば基板２０５の温度を６００℃としてＭＢＥ法により形成することができる。

【0028】

次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、中間層２１１及び障壁層２１２をコンタクト層２０１上に形成する。中間層２１１及び障壁層２１２も、例えば基板２０５の温度を６００℃としてＭＢＥ法により形成することができる。

【0029】

その後、図５Ａ（ｃ）に示すように、量子ドット２１３を障壁層２１２上に形成する。量子ドット２１３の形成では、例えば基板２０５の温度を４８５℃として、例えば厚さが２〜３原子層分に相当するＩｎＡｓの原料をＭＢＥ装置内に供給する。つまり、量子ドット２１３も、例えばＭＢＥ法により形成することができる。ＩｎＡｓの原料の供給の初期段階では、ＩｎＡｓが平坦に２次元的に成長して濡れ層が形成される。ＩｎＡｓの原料の供給が続けられると、障壁層２１２のＡｌＡｓとＩｎＡｓとの格子定数の差異から発生する歪みによってＩｎＡｓが島状に３次元的に成長して量子ドット２１３が形成される。このとき、量子ドット２１３はその周辺から材料をかき集めるようにして成長する。障壁層２１２が薄い場合、障壁層２１２下の中間層２１１からＧａが混入して量子ドット２１３の平面形状が等方的でなくなることがあるが、本実施形態では、障壁層２１２の厚さが０．８５ｎｍであるため、中間層２１１からのＧａの混入が抑制され、平面形状が等方的な量子ドット２１３が得られる。

【0030】

続いて、図５Ａ（ｄ）に示すように、量子ドット２１３を覆う障壁層２１４を障壁層２１２上に形成する。障壁層２１４は、例えば基板２０５の温度を４８５℃としてＭＢＥ法により形成することができる。

【0031】

次いで、図５Ｂ（ｅ）に示すように、中間層２１５を障壁層２１４上に形成する。中間層２１５は、例えば基板２０５の温度を６００℃としてＭＢＥ法により形成することができる。このようにして、中間層２１１、障壁層２１２、量子ドット２１３、障壁層２１４、及び中間層２１５を含む単位構造体２１０が得られる。その後、他の単位構造体２１０に含まれる中間層２１１を中間層２１５上に形成する。この中間層２１１は中間層２１５と連続した一つの層として形成することができる。つまり、中間層２１１及び中間層２１５のいずれもが厚さが２５ｎｍのＡｌＧａＡｓ層の場合、５０ｎｍのＡｌＧａＡｓ層を中間層２１１及び中間層２１５の積層体として形成してもよい。

【0032】

このような中間層２１１、障壁層２１２、量子ドット２１３、障壁層２１４、及び中間層２１５の形成を、例えば総計で１０回〜２０回繰り返し、図５Ｂ（ｆ）に示すように、１０〜２０の単位構造体２１０を形成する。次いで、コンタクト層２０２を単位構造体２１０上に形成する。コンタクト層２０２も、例えば基板２０５の温度を６００℃としてＭＢＥ法により形成することができる。

【0033】

その後、図５Ｃ（ｇ）に示すように、マスクを用いてコンタクト層２０２及び各単位構造体２１０を選択的にエッチングすることにより、コンタクト層２０１の一部を露出させる。

【0034】

続いて、図５Ｃ（ｈ）に示すように、コンタクト層２０１上に電極２０３を形成し、コンタクト層２０２上に電極２０４を形成する。

【0035】

このようにして赤外線検知器を製造することができる。

【0036】

ここで、障壁層の厚さと量子ドットの形状異方性との関係に関し、本願発明者らが行った実験について説明する。この実験では、実施例として厚さが０．８５ｎｍのＡｌＡｓ障壁層上に複数のＩｎＡｓ量子ドットを形成し、参考例として、厚さが０．２８ｎｍのＡｌＡｓ障壁層上に複数のＩｎＡｓ量子ドットを形成した。そして、［０１−１］方向の寸法に対する［０１１］方向の寸法の比率の平均値及び標準偏差を求めた。なお、実施例及び参考例のいずれにおいても、ＡｌＡｓ障壁層はＡｌＧａＡｓ中間層上に形成した。この結果を表１、図６及び図７に示す。図６は、比率の頻度を示し、図７は、図６から換算した頻度の分布を示す。

【0037】

【表1】

【0038】

表１、図６及び図７に示すように、実施例では、ＡｌＡｓ障壁層の厚さが適切だったため、比率の平均値及び標準偏差が良好であったが、参考例では、比率が０．９０未満のものが多数存在し、標準偏差が大きかった。

【0039】

また、これら実施例及び参考例における障壁層を用い、第２の実施形態に倣って赤外線検知器を製造し、その感応波長を測定したところ、図８に示す結果が得られた。つまり、実施例では量子ドット下の障壁層の厚さが０．８５ｎｍであったため単一の安定した感応波長が得られたのに対し、参考例では量子ドット下の障壁層の厚さが０．２８ｎｍであったため２つの感応波長が現れた。このことから、実施例では偏光依存性が抑制されたのに対し、参考例では偏光依存性が顕著に現れたことが明らかである。

【0040】

なお、障壁層２１２の厚さは０．８５ｎｍ以上でもよい。障壁層２１２の厚さが０．８５ｎｍ以上であれば中間層２１１からのＧａの取り込みが効果的に抑制される。また、障壁層２１２の厚さはキャリアがトンネル可能な厚さであることが好ましい。

【0041】

量子ドット２１３を形成する際の基板２０５の温度は、例えば４８５℃以上であることが好ましい。障壁層２１４、並びに中間層２１１及び中間層２１５の材料は特に限定されない。例えば、ｘの値がｙの値よりも大きければ、障壁層２１４の材料としてＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）を用い、中間層２１１及び中間層２１５の材料としてＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０≦ｙ＜１）を用いてもよい。コンタクト層２０１及びコンタクト層２０２に含有される不純物はＳｉ以外のものであってもよく、キャリアが電子ではなく正孔であってもよい。ＱＤＩＰの各層及び量子ドットの形成を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemical vapor deposition）法等により行ってもよい。

【0042】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、赤外線検知器を含む赤外線撮像装置に関する。図９は、第３の実施形態に係る赤外線撮像装置を示す図である。

【0043】

第３の実施形態に係る赤外線撮像装置３００には、図９（ａ）に示すように、複数の画素３０２が配列したＱＤＩＰアレイ３０１が含まれる。各画素３０２は、例えば第２の実施形態に係る赤外線検知器を備える。また、図９（ｂ）に示すように、赤外線撮像装置３００では、画素３０２毎にバンプ３０３が設けられ、各バンプ３０３が読み出し回路３０４に接続される。なお、画素３０２の数は特に限定されず、例えば数百×数百以上の画素３０２が配列していてもよい。この場合、赤外線撮像装置３００を暗視装置及び熱源探知装置等として利用することができる。

【0044】

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0045】

（付記１）
第１のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層上方に積層された複数の単位構造体と、
前記複数の単位構造体上方の第２のコンタクト層と、
を有し、
前記単位構造体は、
第１の中間層と、
前記第１の中間層上の第１の障壁層と、
前記第１の障壁層上の複数の量子ドットと、
前記第１の障壁層上で前記複数の量子ドットを覆う第２の障壁層と、
前記第２の障壁層上の第２の中間層と、
を有し、
前記第１の障壁層の厚さが０．８５ｎｍ以上であり、
前記複数の量子ドットの平面形状が等方的であり、
前記第１の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記第２の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記量子ドットのキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層及び前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低いことを特徴とする赤外線検知器。

【0046】

（付記２）
前記複数の量子ドットの長軸の寸法に対する短軸の寸法の比率の平均値が０．９０以上であり、標準偏差が０．０５以下であることを特徴とする付記１に記載の赤外線検知器。

【0047】

（付記３）
前記第１の中間層がＡｌＧａＡｓ層であり、
前記第１の障壁層がＡｌＡｓ層であり、
前記量子ドットがＩｎＡｓ量子ドットであることを特徴とする付記１又は２に記載の赤外線検知器。

【0048】

（付記４）
前記量子ドットが［０１１］方向の寸法と［０１−１］方向の寸法とが実質的に等しい平面形状を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の赤外線検知器。

【0049】

（付記５）
複数の画素を備え、
前記複数の画素の各々が付記１乃至４のいずれか１項に記載の赤外線検知器を有することを特徴とする赤外線撮像装置。

【0050】

（付記６）
第１のコンタクト層上方に複数の単位構造体を積層する工程と、
前記複数の単位構造体上方に第２のコンタクト層を形成する工程と、
を有し、
前記複数の単位構造体を積層する工程は、
第１の中間層を形成する工程と、
前記第１の中間層上に厚さが０．８５ｎｍ以上の第１の障壁層を形成する工程と、
前記第１の障壁層上に平面形状が等方的な複数の量子ドットを形成する工程と、
前記第１の障壁層上に前記複数の量子ドットを覆う第２の障壁層を形成する工程と、
前記第２の障壁層上に第２の中間層を形成する工程と、
を繰り返す工程を有し、
前記第１の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記第２の障壁層のキャリアに対するポテンシャルは、前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルよりも高く、
前記量子ドットのキャリアに対するポテンシャルは、前記第１の中間層及び前記第２の中間層のキャリアに対するポテンシャルの各々よりも低いことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。

【0051】

（付記７）
前記複数の量子ドットの長軸の寸法に対する短軸の寸法の比率の平均値が０．９０以上であり、標準偏差が０．０５以下であることを特徴とする付記６に記載の赤外線検知器の製造方法。

【0052】

（付記８）
前記第１の中間層としてＡｌＧａＡｓ層を形成し、
前記第１の障壁層としてＡｌＡｓ層を形成し、
前記量子ドットとしてＩｎＡｓ量子ドットを形成することを特徴とする付記６又は７に記載の赤外線検知器の製造方法。

【0053】

（付記９）
前記量子ドットが［０１１］方向の寸法と［０１−１］方向の寸法とが実質的に等しい平面形状を有することを特徴とする付記６乃至８のいずれか１項に記載の赤外線検知器の製造方法。

【符号の説明】

【0054】

１０１、１０２、２０１、２０２：コンタクト層
１１０、２１０：単位構造体
１１１、１１５、２１１、２１５：中間層
１１２、１１４、２１２、２１４：障壁層
１１３、２１３：量子ドット
３００：赤外線撮像装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】