特許 7593254 ２波長赤外線センサ、及び撮像システム

(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】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】２波長赤外線センサ、及び撮像システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/02 20060101AFI20241126BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20241126BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20241126BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01L31/02 A

G01J1/02 C

G01J1/02 Q

G01J1/02 B

H01L27/144 K

H01L27/146 F

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021114733

(22)【出願日】2021-07-12

(65)【公開番号】P2023011110

(43)【公開日】2023-01-24

【審査請求日】2024-04-04

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】西野 弘師

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 僚

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０２１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００９８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０７７８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８８４７２０２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９０８６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４５７６８０５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０３９２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８－３１／１１９

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

Ｈ１０Ｋ ３０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光入射側から順に第１コンタクト層、第１ブロック層、第２コンタクト層、第１波長の光に感度を有する第１光吸収層、第２ブロック層、前記第１波長よりも長い第２波長の光に感度をもつ第２光吸収層、及び第３コンタクト層を有する画素が、複数配列された受光素子アレイ、
を有し、
前記第１波長の光を検出する少なくとも１つの第１画素と、前記第２波長の光を検出する少なくとも１つの第２画素とで単位ブロックが形成され、前記単位ブロックが前記受光素子アレイ内で繰り返し配置され、
前記第１画素は、前記第３コンタクト層、前記第２光吸収層、前記第２ブロック層、及び前記第１光吸収層を貫通する第１分離溝で分断され、
前記第２画素は前記第３コンタクト層から前記第１コンタクト層に達する第２分離溝で分断されている、
２波長赤外線センサ。

【請求項2】

前記第１ブロック層と前記第２ブロック層は、前記第１光吸収層と前記第２光吸収層に対して伝導帯と価電子帯のいずれか一方に第１ポテンシャル障壁を有し、前記価電子帯と前記伝導帯の他方に前記第１ポテンシャル障壁よりも低い第２ポテンシャル障壁を有し、
前記第２ポテンシャル障壁の側で、前記第１ブロック層と、前記第１コンタクト層及び前記第２コンタクト層との間の電位差は、前記第２ブロック層と、前記第１光吸収層及び前記第２光吸収層との間の電位差よりも大きい、
請求項１に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項3】

前記第１コンタクト層、前記第２コンタクト層、前記第１光吸収層、前記第２光吸収層、及び前記第３コンタクト層は、同じ導電型である、
請求項１または２に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項4】

前記第１コンタクト層と前記第２コンタクト層は同じ導電型であり、前記第１ブロック層は前記第１コンタクト層及び前記第２コンタクト層と逆の導電型である、
請求項１に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項5】

前記第１コンタクト層と前記第２コンタクト層はそれぞれ共通電極に接続され、前記共通電極により前記第１コンタクト層と前記第２コンタクト層は同電位に設定されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項6】

前記第１ブロック層に逆方向バイアスが印加される、
請求項４に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項7】

前記第１画素と前記第２画素に、極性の異なるバイアス電圧が同時に印加される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項8】

前記第１光吸収層と前記第２光吸収層の少なくとも一方はタイプ２型超格子で形成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項9】

前記受光素子アレイの画素ピッチは、前記第２画素の光学的分解能の大きさ以下である、請求項１から８のいずれか１項に記載の２波長赤外線センサ。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載の２波長赤外線センサと、
前記２波長赤外線センサの出力に接続される信号処理回路と、
を有し、
前記信号処理回路は、前記第１画素の出力に対して、前記第１画素の周囲の前記第２画素の出力を用いて前記第１画素での第２波長の光の受光量を補間し、前記第１画素における第１波長情報と第２波長情報を生成する、
撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、２波長赤外線センサ、及び撮像システムに関する。

【背景技術】

【0002】

１画素で異なる波長帯に感度を有する赤外線センサが知られている（たとえば、特許文献１、及び特許文献２参照）。これらの２波長赤外線センサでは、異なる赤外波長に感度を持つ受光層の積層構造を１画素とし、各画素に印加するバイアスの方向を切り替えることで、異なる波長の赤外線応答を検出する。

【0003】

画素アレイの面内で隣接する４つの画素を１単位ブロックとし、単位ブロック中の１つの画素を長波長検出用の画素、他の３つの画素を短波長検出用の画素として用いる赤外線検出器が知られている（たとえば、特許文献３参照）。

【0004】

図１は、公知の赤外線センサの断面構成を示す。断面Ａは、短波長（λ_Ｓ）用の画素のみを含む行または列の模式図、断面Ｂは、短波長（λ_Ｓ）用の画素と長波長（λ_Ｌ）用の画素を交互に含む行または列の模式図である。各画素で、光入射側から順に、下部コンタクト層（Ｂ－ＮＣＴ）、λ_Ｌ吸収層、中間コンタクト層（Ｍ－ＣＮＴ）、λ_Ｓ吸収層、上部コンタクト層（Ｔ－ＣＮＴ）が、この順で積層されている。

【0005】

中間コンタクト層（Ｍ－ＣＮＴ）と上部コンタクト層（Ｔ－ＣＮＴ）の間に印加されるバイアス電圧により、λ_Ｓ用画素から、λ_Ｓ吸収層に蓄積された電荷が読み出される。中間コンタクト層（Ｍ－ＣＮＴ）と下部コンタクト層（Ｔ－ＣＮＴ）の間に印加されるバイアス電圧により、λ_Ｌ用画素から、λ_Ｌ吸収層に蓄積された電荷が読み出される。この構成により、画素ごとに印加する電圧の方向を時分割で切り替えなくても、λ_Ｓ用画素とλ_Ｌ用画素から同時に検出結果が得られる。ただし、各画素でλ_Ｌまたはλ_Ｓのどちらか一方の応答出力しか取り出せないため、欠落した波長の情報は、隣接画素の出力情報に基づく補間処理で補われる。

【0006】

図１の構成では、光入射側にλ_Ｌ吸収層が配置されている。λ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層は、多重量子井戸層で形成されており、それぞれが目的の波長に急峻な吸収ピークを有するように設計されている。λ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層の吸収ピークが互いに独立しているので、λ_Ｓの光はλ_Ｌ吸収層でほとんど吸収されずにλ_Ｓ吸収層に到達する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－２１０３２号公報

【文献】特開２０１８－３２６６３号公報

【文献】特開２０２０－２１８４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、２波長赤外線センサの感度向上のために、赤外線吸収効率の高いＴ２ＳＬ（Type-II Super Lattice：タイプ２超格子）を光吸収層に用いる構成が採用されている。Ｔ２ＳＬの光吸収層は非常にブロードな応答特性をもつため、λ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層の応答特性が重なり合い、λ_Ｌ吸収層でλ_Ｓの赤外光が吸収されてしまう。λ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層の積層順序を入れ替えることが考えられるが、単純に積層順序を入れ替えるだけでは、各波長の吸収層から独立した波長情報を読み出すことができない。

【0009】

本開示は、各画素で電荷読み出し用のバイアス電圧の切換えなしに、異なる波長の光に対する検出精度を維持できる波長赤外線センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施形態では、２波長赤外線センサは
光入射側から順に第１コンタクト層、第１ブロック層、第２コンタクト層、第１波長の光に感度を有する第１光吸収層、第２ブロック層、第１波長よりも長い第２波長の光に感度をもつ第２光吸収層、及び第３コンタクト層を有する画素が、複数配列された受光素子アレイ、を有し、
前記第１波長の光を検出する少なくとも１つの第１画素と、前記第２波長の光を検出する少なくとも１つの第２画素とで単位ブロックが形成され、前記単位ブロックが前記受光素子アレイ内で繰り返し配置され、
前記第１画素は、前記第３コンタクト層、前記第２光吸収層、前記第２ブロック層、及び前記第１光吸収層を貫通する第１分離溝で分断され、前記第２画素は前記第３コンタクト層から前記第１コンタクト層に達する第２分離溝で分断されている。

【発明の効果】

【0011】

２波長赤外線センサの各画素でバイアス電圧の切換えなしに、異なる波長の光に対する検出精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の２波長赤外線センサの断面模式図である。

【図2】従来構成の２波長赤外線センサにＴ２ＳＬを適用するときの課題を説明する図である。

【図3】図１の構成でλ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層を入れ替えたときの構成を示す平面模式図である。

【図4】図１の構成でλ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層を入れ替えたときの構成を示す断面模式図である。

【図5】実施形態に至る過程で考えられる受光素子アレイの断面模式図である。

【図6】実施形態の２波長赤外線センサの受光素子アレイの平面模式図である。

【図7】図６の受光素子アレイの断面Ａと断面Ｂの模式図である。

【図8】１画素構成のエネルギーポテンシャル図である。

【図9】２波長赤外線センサの短波長画素の動作を説明する図である。

【図10】２波長赤外線センサの長波長画素の動作を説明する図である。

【図11】実施形態の受光素子アレイの結晶成長構造を示す図である。

【図12】図１１の結晶成長構造の加工断面を示す図である。

【図13】２波長赤外線センサの断面模式図である。

【図14】受光素子アレイの変形例の断面模式図である。

【図15】２波長赤外線センサを用いた撮像システムの概略ブロック図である。

【図16】実施形態の２波長信号の補間処理を説明する図である。

【図17】実施形態の２波長信号の補間処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施形態に至る過程で考えられる構成とその課題＞
図２は、図１の２波長赤外線センサにＴ２ＳＬを適用するときに生じる課題を説明する図である。図中の破線は、Ｔ２ＳＬで形成された短波長（λ_Ｓ）吸収層の赤外線応答特性を示し、実線は、Ｔ２ＳＬで形成された長波長（λ_Ｌ）吸収層の赤外線応答特性を示す。多重量子井戸層を用いた光吸収層と異なり、Ｔ２ＳＬの光吸収層の赤外線応答特性はブロードである。λ_Ｓ吸収層の応答特性の大部分は、λ_Ｌ吸収層の応答特性と重なっている。そのため、図１のように光入射側にλ_Ｌ吸収層が位置すると、λ_Ｓの赤外光の多くがλ_Ｌ吸収層で吸収される。λ_Ｓの赤外光は、λ_Ｓ吸収層に到達する前にλ_Ｌ吸収層で減衰し、λ_Ｓ側の検出感度が低下する。

【0014】

まず考えられるのが、図１の構成で、λ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層の位置を入れ替えることである。すなわち、光入射側にλ_Ｓ吸収層を設け、光入射面から遠い側にλ_Ｌ吸収層を配置する。しかし、単にλ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層の位置を入れ替えるだけでは、各波長の光検出信号を適切に取り出すことができない。

【0015】

図３と図４は、Ｔ２ＳＬ構成を採用してλ_Ｌ吸収層とλ_Ｓ吸収層を入れ替えた構成を示す。図３は、受光素子アレイの平面模式図、図４は受光素子アレイの断面模式図である。図３において、λ_Ｌ用画素とλ_Ｓ用画素を含む複数の画素が、Ｘ－Ｙ面内に並べられている。受光素子アレイのＸ方向とＹ方向で互いに隣接する４つの画素により、単位ブロックが形成される。単位ブロックに含まれる４つの画素のうち、１つの画素がλ_Ｌ用画素、残りの３つの画素がλ_Ｓ用画素である。

【0016】

図４の（Ａ）は、図３の断面Ａでの模式図、図４の（Ｂ）は、図３の断面Ｂでの模式図である。図１と異なり、光入射側にλ_Ｓ吸収層が配置されている。λ_Ｓ用画素は、λ_Ｌ吸収層を有しないため、短波長用の電極ＥＬ_λＳの高さを、長波長用の電極ＥＬ_λＬよりも高くして電極面を揃える。

【0017】

λ_Ｌ用画素は、周囲をλ_Ｓ用画素で囲まれている。中間コンタクト層（Ｍ－ＣＮＴ）は画素ごとに分断されており、共通コンタクト層として用いることができない。そこで、下部コンタクト層（Ｂ－ＣＮＴ）を共通コンタクト層として用いる。λ_Ｓ用画素では、個々の電極ＥＬ_λＳを選択してバイアス電圧を印加することで、λ_Ｓ吸収層に蓄積された電荷を読み出すことができる。しかし、λ_Ｌ用画素では、λ_Ｌ吸収層の出力に、λ_Ｓ吸収層の出力が混入し、１つの画素内で混信が生じる。この構成では、λ_Ｌの入射光量を正しく検出することができない。

【0018】

図５は、実施形態に至る過程で考えられる、さらに別の構成例である。Ｔ２ＳＬ光吸収層を用いる構成で、λ_Ｌ吸収層の出力電流にλ_Ｓ吸収層の出力が混入しないように、λ_Ｓ吸収層とλ_Ｌ吸収層の間にブロック層（ＢＬＣ）を挿入する。下部コンタクト層（Ｂ－ＣＮＴ）を共通コンタクト層として用い、共通のバイアス電圧（たとえば０Ｖ）を印加する。λ_Ｓ用画素とλ_Ｌ用画素に、互いに極性が反対のバイアス電圧を印加することで、各画素でのバイアス切り替えなしに、λ_Ｓ用画素とλ_Ｌ用画素を同時に駆動することができる。

【0019】

λ_Ｓ用画素に正のバイアスを印加し、λ_Ｌ用画素に負のバイアスを印加する場合、λ_Ｓ用画素のλ_Ｓ吸収層で発生した光励起キャリアの電子は、電極ＥＬ_λＳから引き出され、正孔は下部電極（Ｂ－ＣＮＴ）に引き出される。このとき、λ_Ｓ用画素のλ_Ｌ吸収層の光励起キャリアである正孔は、ブロック層ＢＬＣで遮られる。しかし、λ_Ｓ吸収層から下部電極（Ｂ－ＣＮＴ）に引き出された正孔は、隣接するλ_Ｌ用画素に入り込んで、矢印の方向の電流経路が発生し得る。隣接画素間で、目的外の波長の信号が混信する。

【0020】

このように、Ｔ２ＳＬを用いた２波長赤外線センサを、各画素のバイアス切り替えなしに正しく動作させようとすると、画素構造に工夫が必用である。以下で、実施形態の具体的な構成を述べる。同じ構成要素には同じ符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。

【0021】

＜実施形態の構成＞
図６は、実施形態の２波長赤外線センサの受光素子アレイ２０の平面模式図、図７は、図６の断面Ａと断面Ｂの模式図である。実施形態では、Ｔ２ＳＬを用いた２波長赤外線センサにおいて、画素内、及び隣接する画素間で、目的外別波長の信号の混入を防止し、バイアス切り替えなしに各波長の光に対する検出感度を維持する。

【0022】

図６に示すように、λ_Ｓに感度を有するλ_Ｓ用画素２１と、λ_Ｌに感度を有するλ_Ｌ用画素２２が、周期的な配置パターンでＸ－Ｙ面内に並べられている。隣接する画素の中心間距離、すなわち画素ピッチは、λ_Ｓとλ_Ｌの応答波長のうち、λ_Ｌの光学的分解能の大きさ以下である。これは、後述する補間処理で、λ_Ｌ用画素２２に集光しきれずに周囲の画素に漏れ拡がるλ_Ｌ光の情報を利用するためである。

【0023】

受光素子アレイ２０では、少なくとも１つのλ_Ｓ用画素２１と、少なくとも１つのλ_Ｌ用画素２２とを含む複数の画素で、単位ブロック２５が形成される。図６では、２×２の４画素で単位ブロック２５が形成されているが、この例に限定されない。後述するように隣接する２つの画素で単位ブロック２５が形成されてもよいし、３×３個の９個の画素で単位ブロック２５が形成されてもよい。

【0024】

単位ブロック２５の配列は、受光素子アレイ２０のＸ－Ｙ面内で繰り返される。すべての画素は、λ_Ｓ吸収層とλ_Ｌ吸収層を有しているが、単位ブロック２５に含まれるλ_Ｓ用画素２１はλ_Ｓの光を検出し、λ_Ｌ用画素２２はλ_Ｌの光を検出する。各画素で、検出されない波長の赤外線の受光量を、周辺画素の出力値から補間して求めることで、画素ごとに２波長の出力信号を取得する。補間処理の具体例は、後述する。

【0025】

図７の（Ａ）は、図６の断面Ａを示し、図７の（Ｂ）は図６の断面Ｂを示す。受光素子アレイ２０は、光入射側から順に、第１コンタクト層２０１、第１ブロック層２０２、第２コンタクト層２０３、λ_Ｓ吸収層２０５、第２ブロック層２０６、λ_Ｌ吸収層２０７、及び、第３コンタクト層２０９の積層を含む。受光層とコンタクト層は、光励起キャリアのうち、電子と正孔のどちらを信号として取り出すかによって、導電型が設計される。以下では、電子を信号として取り出す構成、すなわち積層にｐ型導電体を適用する構成を例にとって説明する。この場合、第１ブロック層２０２と第２ブロック層２０６は、ｐ型、またはｉ型のＴ２ＳＬで形成されてもよい。

【0026】

断面Ａは、λ_Ｓ用画素２１だけを含む。各λ_Ｓ用画素２１は、浅い分離溝２７で互いに分離されている。分離溝２７は、第３コンタクト層２０９の表面から、第２コンタクト層２０３に達している。λ_Ｓ用画素２１にとって、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３を、共通コンタクト層として用いることができる。

【0027】

断面Ｂは、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２を交互に含む。λ_Ｌ用画素２２は、深い分離溝２８で分離されている。分離溝２８は、第３コンタクト層２０９の表面から、第１コンタクト層２０１に達している。λ_Ｌ用画素２２にとって、第１コンタクト層２０１を共通コンタクト層として用いることができる。

【0028】

第３コンタクト層２０９は、オーミック電極２１２、及び下地電極２１３を介して、個々の突起電極４１，及び４２に電気的に接続されている。図示の簡略化のため、詳細な構成は省略されているが、電極部分を除いて、各画素の積層構造が保護膜に覆われていてもよい。

【0029】

便宜上、λ_Ｓ用画素２１に設けられる個別電極を突起電極４１、λ_Ｌ用画素２２に設けられる個別電極を突起電極４２とするが、突起電極４１と４２は、同一工程で形成される同一構成の電極である。受光素子アレイ２０は、突起電極４１及び４２によって、読出回路にフリップチップ接合される。

【0030】

図８は、１画素構成のエネルギーポテンシャル図である。λ_Ｌ吸収層２０７のエネルギーバンドギャップは、λ_Ｓ吸収層２０５のエネルギーバンドギャップよりも狭い。電子を信号として取り出す場合、第１ブロック層２０２と第２ブロック層２０６は、積層の上下で接する層に対して、価電子帯側に大きなポテンシャル障壁、伝導帯側に小さなポテンシャル障壁を有する。伝導帯側の障壁については、積層の上下で接する層に対する第１ブロック層２０２のポテンシャル差Ｂ１のほうが、積層の上下で接する層に対する第２ブロック層２０６のポテンシャル差Ｂ２よりも、大きい（Ｂ１＞Ｂ２）。

【0031】

正孔を信号として取り出す場合は、エネルギーポテンシャル図は、図８と上下逆の構成になる。すなわち、各画素のコンタクト層をｎ型導電体で形成する。第１ブロック層２０２と第２ブロック層２０６は、積層の上下で接する層に対して、伝導帯側に大きなポテンシャル障壁を有し、価電子帯側に小さなポテンシャル障壁を有する。ポテンシャル障壁の小さい価電子帯側で、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層203に対する第１ブロック層２０２のポテンシャル差のほうが、λ_Ｓ吸収層２０５とλ_Ｌ吸収層２０７に対する第２ブロック層２０６のポテンシャル差よりも大きくする。

【0032】

図９と図１０は、図７の受光素子アレイ２０を用いた２波長赤外線センサの動作を説明する図である。図９はλ_Ｓ用画素２１の動作を示し、図１０はλ_Ｌ用画素２２の動作を示す。いずれも電子を信号として取り出す構成を前提としている。

【0033】

図９で、λ_Ｓ用画素２１の突起電極４１に正のバイアス、たとえば、＋０．５Ｖを印加し、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３に負のバイアス、たとえば－０Ｖを印加して、λ_Ｓ吸収層２０５から光電流を読み出す。第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３は同電位に設定され、図１３を参照して後述するように、受光素子アレイ２０の外周部で、共通電極に接続されている。

【0034】

第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３が－０Ｖ、第３コンタクト層が＋０．５Ｖとなることで、λ_Ｓ吸収層２０５の伝導帯と、λ_Ｌ吸収層２０７の伝導帯の間に、電位差が生じる。伝導帯側で、第２ブロック層２０６と、λ_Ｓ吸収層２０５及びλ_Ｌ吸収層２０７のポテンシャル差は、図８に示されるように、小さく設定されている。

【0035】

赤外線入射によりλ_Ｓ吸収層２０５で生成された光励起キャリアのうち、電子は、第２ブロック層２０６の障壁を乗り越え、伝導帯の下端に沿って第３コンタクト層２０９へ移動する。λ_Ｓ吸収層２０５で生成された正孔は、価電子帯の上端に沿って、第２コンタクト層２０３に移動する。このとき、λ_Ｌ吸収層２０７で生成された正孔は、第２ブロック層２０６でブロックされ、第２コンタクト層２０３へは流れない。

【0036】

第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３は、同電位に設定されているので、第１コンタクト層２０１からの余分なキャリア（電子）は、第１ブロック層２０２でブロックされる。第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３の間にわずかな電位差が生じたとしても、第１ブロック層２０２は伝導帯と価電子帯の両方にポテンシャル障壁が存在するように設計されており、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３の間の余剰なキャリアの流れは遮断される。これにより、λ_Ｓに応答する光電流が、第２コンタクト層２０３から引き出される。

【0037】

図１０で、λ_Ｌ用画素２２の突起電極４２に負のバイアス、たとえば、－０．５Ｖを印加し、第１コンタクト層２０１に、－０Ｖを印加して、λ_Ｌ吸収層２０７からの光電流を読み出す。λ_Ｌ用画素２２では、第２コンタクト層２０３は深い分離溝２８で分断されており、第２コンタクト層２０３への外部電圧の印可はない（フローティング状態となっている）。他方、λ_Ｓ用画素２１では、第２コンタクト層２０３は紙面と垂直な方向で隣接するλ_Ｓ用画素２１と連続しており、λ_Ｓ用画素２１の共通コンタクト層として用いられている。

【0038】

λ_Ｌ用画素２２において、第１コンタクト層２０１が－０Ｖ、第２コンタクト層２０３がフローティング状態、第３コンタクト層が－０．５Ｖとなり、λ_Ｓ吸収層２０５とλ_Ｌ吸収層２０７の間、及び、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３の間に電位差が生じる。赤外線の入射により、λ_Ｌ用画素２２のλ_Ｌ吸収層２０７で生成された少数キャリアの電子は、第２ブロック層２０６と第１ブロック層２０２の障壁を乗り越えて、第１コンタクト層２０１へと移動する。λ_Ｌ吸収層２０７で生成された正孔は第３コンタクト層２０９へと移動する。

【0039】

このとき、λ_Ｓ吸収層２０５で生成された正孔は、第２ブロック層２０６の価電子帯でブロックされて、第３コンタクト層２０９に向かって移動できない。したがって、λ_Ｌに応答する光電流が、突起電極４２から引き出される。このようにして、画素内での異なる波長情報の混信、及び、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素の間の混信の両方を抑制することができる。

【0040】

図９と図１０で、λ_Ｓ用の突起電極４１への正バイアスの印可、λ_Ｌ用の突起電極４２への負バイアスの印可、及び、第１コンタクト層２０１及び第２コンタクト層２０３への共通電位の印可は、同時に行われている。各画素でバイアスの印可方向を切り替えることなく、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２のそれぞれで、目的とする波長の光が正しく検出される。

【0041】

光入射面となる第１コンタクト層２０１に近い側にλ_Ｓ吸収層２０５を配置し、遠い側にλ_Ｌ吸収層２０７を配置しているので、λ_Ｓ用画素２１においてλ_Ｌ吸収層２０７による光減衰の影響を受けない。したがって、λ_Ｓ感度の低下という問題も解決されている。

【0042】

図１１は、実施形態の受光素子アレイ２０の結晶成長構造を示す図である。基板２２１の上に、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシー）法等の結晶成長方法により、２波長赤外線センサの受光素子アレイ２０の層構造を結晶成長する。具体的には、ＧａＳｂ（１００）ウェハ上に、図１１の積層体を構成する各層を、順次エピタキシャル成長する。電子を信号として検出する場合、図１１の積層体を、ｐ型導電体で形成してもよい。

【0043】

ＧａＳｂの基板２２１の上に厚さ１００ｎｍのＧａＳｂバッファ層２２２を成長する。バッファ層２２２は、たとえば、ボロン等のｐ型不純物を、１Ｅ１８ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。

【0044】

バッファ層２２２の上に、第１コンタクト層２０１、第１ブロック層２０２、第２コンタクト層２０３、λ_Ｓ吸収層２０５、第２ブロック層２０６、λ_Ｌ吸収層２０７、第３コンタクト層２０９、及びキャップ層２１０をこの順で成長する。

【0045】

第１コンタクト層２０１は、ＩｎＡｓ（３ｎｍ）／ＧａＳｂ（１ｎｍ）を１００周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１８ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。

【0046】

第１ブロック層２０２は、ＩｎＡｓ（３ｎｍ）／ＡｌＳｂ（１ｎｍ）を２０周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。この超格子は、価電子帯側に深い、広いエネルギーバンドギャップを有する。

【0047】

第２コンタクト層２０３は、ＩｎＡｓ（３ｎｍ）／ＧａＳｂ（１ｎｍ）を１００周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１８ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。

【0048】

λ_Ｓ吸収層２０５は、ＩｎＡｓ（３ｎｍ）／ＧａＳｂ（１ｎｍ）を２００周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。この超格子は１～７μｍの帯域にわたって応答感度を有し、５μｍに応答のカットオフ波長を有する。

【0049】

第２ブロック層２０６は、ＩｎＡｓ（５ｎｍ）／ＡｌＳｂ（１ｎｍ）を２０周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。この超格子は、価電子帯側に深い、広いエネルギーバンドギャップを有する、伝導帯側では、第２ブロック層２０６と光吸収層との間のポテンシャル差は、第１ブロック層２０２とコンタクト層との間のポテンシャル差よりも小さい。

【0050】

λ_Ｌ吸収層２０７は、ＩｎＡｓ（４ｎｍ）／ＧａＳｂ（２ｎｍ）を２００周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。この超格子は、１～１１μｍの帯域にわたって応答感度を有し、９μｍに応答のカットオフ波長を有する。λ_Ｓ吸収層２０５と、λ_Ｌ吸収層２０７の各超格子で、ＩｎＡｓとＧａＳｂの膜厚を調整することで、所望の赤外線分光応答が得られる。

【0051】

第３コンタクト層２０９は、ＩｎＡｓ（４ｎｍ）／ＧａＳｂ（２ｎｍ）を８０周期繰り返した超格子で形成され、ｐ型不純物を１Ｅ１８ｃｍ^-3の濃度で含んでいる。キャップ層２１０は、厚さ３０ｎｍのアンドープのＩｎＡｓ層である。

【0052】

図１１の積層体に、以下に述べる素子形成プロセスを行って、図７の画素構造を有する受光素子アレイ２０を作製する。

【0053】

（１）表面のキャップ層２１０をエッチングして、パターン合わせ用のマーカーを形成し、表面からドライエッチングを行って、第２コンタクト層２０３の表面に到達する分離溝２７を形成する。このとき、画素アレイの外周部で共通電極を設ける位置にも表面からλ_Ｓ吸収層２０５のほとんどをエッチンにより除去する。これにより、積層体の全体に浅い分離溝が形成される。この分離溝は、λ_Ｓ用画素２１を分離する分離溝２７となる。

【0054】

（２）λ_Ｌ用画素２２の周囲に、深い分離溝２８を形成するためのパターニングを行い第２コンタクト層２０３と第１ブロック層２０２をドライエッチングして、第１コンタクト層２０１の表面に到達する分離溝２８を形成する。このとき、画素アレイの外周部で共通電極を設ける位置においても、同時に第２コンタクト層２０３と第１ブロック層２０２をドライエッチングする。これにより、図１２に示すように、断面Ａと断面Ｂで異なる深さの分離溝で分断された画素分離構造が得られる。

【0055】

（３）ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法により、図１２で得られた画素分離構造の全体をＳｉＯ2保護膜で覆ったあと、必要な個所に第３コンタクト層２０９と接続するオーミック電極２１２を形成する。たとえば、ＳｉＯ2保護膜の上にレジストパターンを形成し、ＳｉＯ2保護膜の必要な箇所に開口を形成して第３コンタクト層２０９を露出する。真空蒸着によりＡｕＧｅ膜を形成し、リフトオフによりレジストマスク上のＡｕＧｅ膜を、レジストパターンとともに除去する。

【0056】

（４）再度、全面にＳｉＯ2膜を形成し、突起電極４１、４２の下地電極２１３を設ける領域と、アレイ外周の配線が形成される領域のＳｉＯ2膜を、ドライエッチングで除去する。スパッタ法で全面にＴｉ／Ｐｔの金属積層膜を形成する。その後、不要な個所のＴｉ／Ｐｔ金属積層膜をイオンミリングで除去する。λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２を含む画素領域では、オーミック電極２１２に接続される下地電極２１３（図７参照）が形成される。画素アレイの外周部では、第１コンタクト層２０１及び第２コンタクト層２０３に接続される配線が形成される。

【0057】

（５）画素アレイ全体をＳｉＯ2保護膜で覆い、突起電極４１、４２と、共通電極が形成される部分に開口を形成する。リフトオフ法により、開口内にインジウム等の突起電極４１、４２と共通電極４３１、４３２（図１３参照）を形成する。これにより、図７の構成が得られる。

【0058】

図１３は、受光素子アレイ２０を用いた２波長赤外線センサ５０の断面模式図である。受光素子アレイ２０は、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２を含む画素領域２３０と、画素領域２３０の外側の外周領域２４０を含む。受光素子アレイ２０は、読出回路３０にフリップチップ接合されている。読出回路３０は、たとえばＣＭＯＳ回路で形成された各画素の検出回路を有する。

【0059】

受光素子アレイ２０の画素領域２３０で、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２は、それぞれ突起電極４１と４２により、読出回路３０の対応する検出回路に接続されている。外周領域２４０では、オーミック電極２１４と配線２１５により、第１コンタクト層２０１と共通電極４３１が接続されている。オーミック電極２１６と配線２１７により、第２コンタクト層２０３と共通電極４３２が接続されている。

【0060】

λ_Ｓ用画素２１には、読出回路３０から正のバイアスＶ＋が印加される。λ_Ｌ用画素２２には、読出回路３０から負のバイアスＶ－が印加される。共通電極４３１と４３２には読出回路３０から共通のバイアス電位Ｖ０が印加され、同電位に設定される。これらのバイアス電位は、同時に受光素子アレイ２０に印加され、λ_Ｓ用画素２１でλ_Ｓの信号が取り出され、λ_Ｌ用画素２２でλ_Ｌの信号が取り出される。なお、正孔を信号として取り出す場合は、、λ_Ｓ用画素２１に負のバイアスＶ－が印加され、λ_Ｌ用画素２２に正のバイアスＶ＋が印加される。

【0061】

得られた光応答出力は、読出回路３０によって順次に走査読み出しされて、時系列信号として２波長赤外線センサ５０から出力される。

【0062】

＜受光素子アレイの変形例＞
図１４は、受光素子アレイ２０の変形例として、受光素子アレイ２０Ａの断面構成を示す。図１４の（Ａ）は図６の断面Ａの模式図、図１４の（Ｂ）は図６の断面Ｂの模式図である。

【0063】

図１４の変形例では、図７の構成で用いたワイドギャップの第１ブロック層２０２に替えて、ｎ型の第１ブロック層２３２を用いる。ｎ型の第１ブロック層２３２は、λ_Ｓ用画素２１で用いられるｎ型領域２３２ａと、λ_Ｌ用画素２２で用いられるｐ型領域２３２ｂを含む。ｐ型領域２３２ｂは、全体としてｎ型の第１ブロック層２３２を形成した後に、部分的にｐ型の不純物をイオン注入してｐ型に反転させることで形成されてもよい。図１４の構成を採用する場合は、受光素子アレイの外周領域２４０に、ｎ型の第１ブロック層２３２にバイアス電圧を印加する電極端子を設けておくことが望ましい。

【0064】

λ_Ｓ用画素２１では、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３、及びこれらのコンタクト層に挟まれた第１ブロック層２３２のｎ型領域２３２ａにより、電気的にｐｎｐ型接続２２０が形成されている。一方、λ_Ｌ用画素２２では、図７と同様に、第１コンタクト層２０１、第１ブロック層２３２、及び第２コンタクト層２０３は、ｐ型導電体として形成されている。

【0065】

λ_Ｓ用画素２１に正のバイアス電位が与えられ、λ_Ｌ用画素２２に負のバイアス電位が与えらる。第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３には、同じ共通バイアス電圧が印加されて、同電位に設定される。

【0066】

λ_Ｓ用画素２１の突起電極４１に、たとえば＋０．５Ｖを印加し、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３に、－０Ｖを印加して、λ_Ｓ吸収層２０５から光電流を読み出す。このとき、外周部２４０の電極端子からｎ型の第１ブロック層２３２に、正電位が与えられる。λ_Ｓ吸収層２０５で生成された光励起キャリアのうち、電子は、第２ブロック層２０６の伝導帯のわずかな障壁を乗り越えて、第３コンタクト層２０９へ移動し、正孔は第２コンタクト層２０３に移動する。λ_Ｌ吸収層２０７で生成された正孔は、ワイドギャップの第２ブロック層２０６でブロックされ、第２コンタクト層２０３へは流れない。

【0067】

第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３の間で、ｎ型の第１ブロック層に正電位が与えられると、ｐｎ接合ダイオードの逆バイアス状態が生成され、第１コンタクト層２０１と第２コンタクト層２０３の間の電流が遮断される。したがって、第１コンタクト層２０１から余分なキャリア（電子）が第２コンタクト層２０３へと流れ込むのを防止できる。これにより、λ_Ｓに応答する光電流だけが第２コンタクト層２０３から引き出される。

【0068】

図λ_Ｌ用画素２２の突起電極４２に、たとえば－０．５Ｖを印加し、第１コンタクト層２０１に、－０Ｖを印加して、λ_Ｌ吸収層２０７からの光電流を読み出す。λ_Ｌ用画素２２では、第２コンタクト層２０３はフローティング状態となっている。λ_Ｌ用画素２２のλ_Ｌ吸収層２０７で生成された少数キャリアの電子は、第２ブロック層２０６の伝導帯の障壁を乗り越え、ｐ型領域２３２ｂとして形成されている第１ブロック層２３２を通過して、第１コンタクト層２０１へと移動する。λ_Ｌ吸収層２０７で生成された正孔は第３コンタクト層２０９へと移動する。

【0069】

λ_Ｓ吸収層２０５で生成された正孔は、第２ブロック層２０６の価電子帯でブロックされる。したがって、λ_Ｌに応答する光電流だけが突起電極４２から引き出される。このように、図１４の構成でも、図７と同様に、画素内での２波長の混信と、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２の間の混信の双方を、抑制することができる。受光素子アレイ２０と同様に、受光素子アレイ２０Ａでも、高感度のＴ２ＳＬを用いた微細画素の２波長赤外線センサ５０を実現できる。

【0070】

＜撮像システム＞
図１５は、２波長赤外線センサ５０を用いた撮像システム１００の模式図である。撮像システム１００は、２波長赤外線センサ５０と、信号処理回路６０を含む。信号処理回路６０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等で実現される。

【0071】

２波長赤外線センサ５０のλ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２から順次読み出された電荷量は、アナログ電気信号として信号処理回路６０に入力される。アナログ電気信号は、読出回路３０によってノイズキャンセル、増幅等の処理を受けた後の信号であってもよい。

【0072】

信号処理回路６０は、ＡＤ変換器６１、補間処理回路６２、補正係数メモリ６３、フレームメモリ６４、及び感度補正処理回路６５を有する。ＡＤ変換器６１は、入力されたアナログ電気信号を所定のレートでサンプリングしてデジタル信号に変換する。フレームメモリ６４は、デジタル変換された画素出力を順次記憶し、１フレーム分のデジタルデータを保持する。

【0073】

補間処理回路６２は、フレームメモリ６４から１画素ごとに、その画素の出力値と、その画素の周辺画素の別波長の出力値を読み出し、後述する演算処理を行って、着目画素で検出されていない波長の受光量を補間する。この補間処理により、補間処理回路６２は、画素ごとに、λ_Ｓデジタル信号と、λ_Ｌデジタル信号を出力する。

【0074】

感度補正処理回路６５は、各画素での感度ばらつきを補正する。２波長赤外線センサ５０の感度は、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２の応答特性のばらつきや、読出回路３０のトランジスタの特性ばらつき等の影響を受ける。感度補正処理回路６５は、補正係数メモリ６３に記憶された補正係数を用いて、２波長赤外線センサ５０から時系列で出力されデジタル変換された信号の感度を補正する。

【0075】

補正係数メモリ６３は、画素ごとの補正係数（オフセット値及びゲイン値を含む）を記憶する。感度補正処理回路６５は、補間処理回路６２の出力に対して、補正係数メモリ６３から読み出した補正係数を乗算して感度補正してもよい。感度補正処理回路６５は、画素ごとに、λ_Ｓ信号とλ_Ｌ信号のそれぞれに感度補正を施し、画像信号として出力する。

【0076】

撮像システム１００は、小型で高解像の２波長赤外線センサ５０を用いるので、装置全体をコンパクトにすることができる。画素ごとの２つの波長出力の相関から、観測対象の温度の絶対値を精度よく測定できる。また、対象物体から受け取る赤外線情報から自然光（太陽光）の反射光成分と、物体自体からの温度輻射成分とを弁別することができる。

【0077】

＜補間処理＞
図１６と図１７は、実施形態の２波長信号の補間処理を説明する図である。この補間処理は、信号処理回路６０の補間処理回路６２によって行われる。図１６のように、隣接する４つの画素を１つの単位ブロック２５とする。単位ブロック２５は、１つのλ_Ｌ用画素２２と、３つのλ_Ｓ用画素２１を有する。単位ブロック２５Ａの内部で、λ_Ｌ用画素２２の位置を（３）、λ_Ｌ用画素２２と水平方向（Ｘ方向）または垂直方向（Ｙ方向）で隣接するλ_Ｓ用画素２１の位置を（１）、λ_Ｌ用画素２２と対角にあるλ_Ｓ用画素２１の位置を（２）とする。画素位置（１）～（３）のそれぞれで、出力される電流値は、対応する単一の波長の検出値であるが、受光素子アレイ２０を２波長赤外線センサ５０の受光部として機能させるために、補間処理を行う。

【0078】

図１７は、画素位置（１）～（３）における各画素に対して行われる補間処理を示す。図１７（Ａ）の画素位置（１）では、λ_Ｓ出力として、このλ_Ｓ用画素２１からの出力値をそのまま用いる。このλ_Ｓ用画素２１はλ_Ｌの検出値を出力しない。そこで、λ_Ｓ用画素２１のλ_Ｌ出力として、隣接するλ_Ｌ用画素２２の画素Ａと画素Ｂの平均値を用いる。これにより、１つの画素から２波長に対応する検出値を得ることができる。

【0079】

画素サイズまたは画素ピッチは、短波長(λ_Ｓ)側の赤外線分解能より大きく、かつ長波長(λ_Ｌ)側の赤外線分解能以下に設定されている。この場合、λ_Ｓの光は、画素位置（１）のλ_Ｓ用画素２１内に集光されて画素位置（１）の検出出力に反映されており、隣接画素への光の漏れは小さい。一方でλ_Ｌの入射光は、この波長の光学的分解能よりも画素ピッチ（サイズ）が小さいため、１画素のサイズにまで集光しきれずに、複数の画素にまたがって入射光が結像される。画素位置（１）へのλ_Ｌ入射光は、隣接するλ_Ｌ用画素２２（図中の画素Ａと画素Ｂの２つの画素）へ漏れ出て入射する。したがって、画素位置（１）に隣接する２つの画素Ａと画素Ｂの検出出力には、画素位置（１）へのλ_Ｌ入射光の成分が、それぞれ部分的に反映されている。これを利用して、画素位置（１）のλ_Ｓ用画素２１から、λ_Ｌの検出出力が直接得られなくても、隣接する画素Ａと画素Ｂの出力の平均を取ることで、λ_Ｓ用画素２１におけるλ_Ｌの入射量を概ね推定することができる。

【0080】

図１７（Ｂ）の画素位置（２）では、λ_Ｓ出力として、このλ_Ｓ用画素２１からの出力値をそのまま用いる。このλ_Ｓ用画素２１は、λ_Ｌの検出値を出力しない。そこで、この画素のλ_Ｌ出力として、対角方向で隣接する４つのλ_Ｌ用画素２２（画素Ａ～画素Ｄ）の平均値を用いる。画素位置（２）のλ_Ｓ用画素２１に入射するλ_Ｌ赤外光は、この画素サイズに集光されずに周囲の画素Ａ～画素Ｄにも入射しており、画素Ａ～画素Ｄの出力から、画素位置（２）へのλ_Ｌの入射量を推測することができる。これにより、１つの画素から２波長に対応する検出値を得ることができる。

【0081】

図１７（Ｃ）の画素位置（３）では、λ_Ｌ出力として、このλ_Ｌ用画素２２からの出力値をそのまま用いる。このλ_Ｌ用画素２２は、短波長λ_Ｓの検出値を出力しない。そこで短波長出力として、水平方向及び垂直方向で隣接する４つのλ_Ｓ用画素２１（画素Ａ～画素Ｄ）の平均値を用いる。画素位置（３）のλ_Ｌ用画素２２に入射するλ_Ｓ赤外光は、周囲の画素Ａ～Ｄへのλ_Ｓ入射光と連続する強度分布を有すると考えられる。したがって、周囲の画素の検出値を用いることで、１つの画素から２波長に対応する検出値を得ることができる。

【0082】

各画素位置で、欠落している波長出力を上述した補間処理で補うことで、２波長分の出力信号を生成することができる。これにより、Ｔ２ＳＬを用いた各画素でバイアス印加方向を切り替えずに、２波長の検出感度を維持することができる。実施形態の２波長赤外線センサ５０と撮像システム１００は、セキュリティシステム、無人探査システム、夜間の監視システム等に適用できる。

【0083】

以上、特定の実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は実施例で例示された構成に限定されない。各画素で用いるＴ２ＳＬの構成は上述した例に限定されない。Ｔ２ＳＬを構成する薄膜の組成と厚さを調整することで、目的とする波長に感度を持たせることができる。必ずしも、λ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２の両方をＴ２ＳＬで形成する必要はない。いずれか一方の光吸収層がＴ２ＳＬであれば、ブロードな応答特性に起因して一方の波長の減衰と、混信の問題が生じるが、この問題は、実施形態の構成により解決される。コンタクト層と光吸収層の導電型は、検出対象とするキャリアに応じて適宜決定される。各画素に印加されるバイアス電圧値は、適宜調整可能である。図１４の構成で全体としてｎ型導電体を用いる場合、λ_Ｓ用画素２１の第１コンタクト層２０１、第１ブロック層２３２、及び第２コンタクト層２０３でｎｐｎ接合を形成してもよい。

【0084】

単位ブロック２５を形成する画素の数は、２×２の４画素に限定されず、２×１、３×３、４×４、５×５等で単位ブロック２５を形成してもよい。２×１の単位ブロックは、１つのλ_Ｓ用画素２１と、１つのλ_Ｌ用画素２２で形成される。この場合、受光素子アレイ２０の平面画素配置は、チェッカーボードパターンとなる。補間処理は図１７の（Ａ）と同じになる。３×３の単位ブロックは、マトリクスの対角上に並ぶ３つのλ_Ｌ用画素２２と、６つのλ_Ｓ用画素２１を含む。補間処理は図１７と類似するが、着目するλ_Ｓ用画素２１から周囲の補間用のλ_Ｌ用画素２２までの距離がλ_Ｌ用画素２２の位置によって異なる場合は、平均値の計算に重み付けをしてもよい。４×４の単位ブロックの場合は、２×２の単位ブロックの補間処理の繰り返しとなる。

【0085】

これらの置換、変形が行われる場合も、２波長赤外線センサ５０でλ_Ｓ用画素２１とλ_Ｌ用画素２２が同時に動作し、画素ごとに補間処理が行われて２波長イメージングが可能になる。これは、画素ごとのバイアス切替動作で２波長イメージセンサとして動作させる構成では成し得ない機能である。実施形態のように、２波長情報の相関処理などを行う際には、同時に取得されたデータであることが重要である。一つの波長に着目すると、空間的に画素が欠落しているように見えるが、配置数の少ないλ_Ｌ用画素２２に関しては、レンズ光学系で集光・結像されたλ_Ｌ赤外線が１画素内に集光しきれずに、複数画素にまたがって結像される。そのため、補完処理によって欠落画素位置でのλ_Ｌ応答を十分に推定することができる。

【符号の説明】

【0086】

２０ 受光素子アレイ
２１ λ_Ｓ用画素（第１画素）
２２ λ_Ｌ用画素（第２画素）
２７ 第１分離溝
２８ 第２分離溝
２０１ 第１コンタクト層
２０２、２３２ 第１ブロック層
２３２ａ ｎ型領域
２３２ｂ ｐ型領域
２０３ 第２コンタクト層
２０５ λ_Ｓ吸収層（第１光吸収層）
２０６ 第２ブロック層
２０７ λ_Ｌ吸収層（第２光吸収層）
２０９ 第３コンタクト層
３０ 読出回路
４１、４２ 突起電極
５０ ２波長赤外線センサ
６０ 信号処理回路
１００ 撮像システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】