JP2001250972A - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
- Publication number
- JP2001250972A JP2001250972A JP2000063072A JP2000063072A JP2001250972A JP 2001250972 A JP2001250972 A JP 2001250972A JP 2000063072 A JP2000063072 A JP 2000063072A JP 2000063072 A JP2000063072 A JP 2000063072A JP 2001250972 A JP2001250972 A JP 2001250972A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- conductive film
- group
- semiconductor
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
で、光量に対する出力電流の直線性がよく、大面積でも
安価な半導体素子を提供する。 【解決手段】 不透明導電性基板20上に、導電膜21
を有し、該導電膜上に、周期率表におけるIIIA族元素
から選択される1以上の元素、及びVA族元素から選択
される1以上の元素を含有する半導体層22を有するこ
とを特徴とする半導体素子である。前記不透明導電性基
板が、印字あるいは画像が表示されている金属基板であ
り、かつ、前記導電膜が透明な導電膜である態様が好ま
しい。また、前記導電膜が、金、銀、又はプラチナから
なる態様が好ましい。
Description
クトロニクス用、あるいは時計等の装飾品用として使用
可能な半導体素子に関する。
aNを用いた青色発光ダイオードが実用化され、また青
色レーザが発振し実用化に近づきつつある。このような
III−V族化合物半導体のInGaNは、有機金属化合
物化学気相成長法(MOCVD)を用いて800〜11
00℃の高温条件で作製され、通常は基板にはサファイ
ア基板が使用されている。しかしながら、サファイアは
透明であるが絶縁性基板であり大きさも限られ、かつ高
価である。この他に、基板としてシリコンカーバイドが
用いられている。シリコンカーバイドは導電性であるが
サファイアより更に高価であり、かつ使用できる基板の
大きさもサファイアより更に限られるという問題があ
る。
占めるシリコン材料に対しては、III−V族化合物半導
体との格子定数の違いが大きく良質の膜ができないた
め、SiCのバッファ層やサファイア基板に対して行わ
れているように、AINやGaNの低温成長バッファ層
が用いられているが、満足できる品質のものが得られて
いない。
を用いた窒化物半導体の低温製造法に基いて、素子の基
板として金属やセラミックスの不透明基板を、またガラ
スや透明酸化物半導体等の透明基板が使用できることを
提案している。更に、基板を半導体素子の電極として用
いる場合には、絶縁性基板には表面に金属等の導電性物
質による導電性処理を施すことも提案している。しかし
ながら、このような成膜法によって形成したIII−V族
化合物半導体膜は、光導電性等の特性は得られるもの
の、光依存性が大きく、強光量時の感度や効率が低下す
る問題があり、感度や応答性において優れた半導体素子
とするためには、更に光量依存性や強光量の感度や効率
において改善が必要であった。
きたが、あらゆる場所で使われるためには、できる限り
制限のない形態で使用されるのが望ましいが、従来の太
陽電池では色等のデザイン性に問題があり、限られた場
所に使用されているのが現状であった。このため文字や
模様や画像が印字してある基板に積層が可能で、優れた
特性の半導体素子が望まれていた。
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、広範囲の光学ギャップを自由
に選べ、高感度で、光量に対する出力電流の直線性がよ
く、大面積でも安価な半導体素子を提供することを目的
とする。
の手段は、以下の通りである。即ち、 <1> 不透明導電性基板上に、導電膜を有し、該導電
膜上に、周期率表におけるIIIA族元素から選択される
1以上の元素、及びVA族元素から選択される1以上の
元素を含有する半導体層を有することを特徴とする半導
体素子である。 <2> 前記IIIA族元素がAl,Ga及びInであ
り、前記VA族元素が窒素である前記<1>に記載の半
導体素子である。 <3> 前記不透明導電性基板が、印字あるいは画像が
表示されている金属基板であり、かつ、前記導電膜が透
明な導電膜である前記<1>又は<2>に記載の半導体
素子である。 <4> 前記導電膜が、金属酸化物半導体からなる前記
<1>から<3>のいずれかに記載の半導体素子であ
る。 <5> 前記導電膜が、金、銀、又はプラチナからなる
前記<1>又は<2>に記載の半導体素子である。
する。 [半導体素子]本発明の半導体素子は、少なくとも、不
透明導電性基板上に、導電膜及び半導体層をこの順に有
し、更に必要に応じて、該半導体層上に透明導電性電極
等のその他の部材を有してなる。
に用いられる基板は、導電性を有し、かつ不透明であれ
ば、特に制限なく使用することができる。本発明では、
本質的に不透明な基板でもよいし、文字や画像や塗装等
で不透明になっているものでもよい。また、ブラスト処
理や線刻やエッチング等の処理により、実質的に不透明
な基板であってもよい。前記不透明導電性基板は、結晶
あるいは非晶質でもよい。前記不透明導電性基板のう
ち、金属基板の材料としては、銅、アルミニウム、鉄、
ステンレススチール、ニッケル、クロム、金、白金、タ
ングステン、モリブデン等の金属及びその合金結晶、ま
た金属膜を表面に設けたSi,GaAs,GaP等の半
導体が挙げられる。また、前記不透明導電性基板のう
ち、シリコン基板としては、単結晶シリコン、多結晶シ
リコン、微結晶シリコン、水素化非晶質シリコン等が挙
げられる。本発明においては、導電化処理を施し、表面
加工したガラスや石英やセラミックス等を用いることが
でき、また着色したプラスチックを用いることもでき
る。
導電性基板の上に導電膜が設けられていることを特徴の
一つとする。不透明導電性基板の上に導電膜を設けるこ
とにより、半導体成長時の膜構造が制御できると共に、
界面のバンド構造を制御することができ、電荷発生と電
荷輸送を効率よく行えるため、高感度で、光量に対する
出力電流の直線性のよい半導体素子を得ることができ
る。また、前記不透明導電性基板が、印字あるいは画像
が表示されている金属基板である場合には、前記導電膜
が透明な導電膜であると、上記機能に加え、半導体素子
を通して、基板の表面に表示した文字や画像等を見るこ
とができる。更に、前記導電膜が、金、銀、又はプラチ
ナからなる場合には、上記機能に加え、装飾としても優
れ、例えば時計等に使用することができる。
半導体層との電気的接触界面を形成する。前記導電膜の
抵抗は1〜500Ω□が好ましく、1〜300Ω□がよ
り好ましい。該抵抗が500Ω□を超えると、電極とし
ての機能が不充分であり、一方、該抵抗が1Ω□未満で
は着色する場合が多い。
ことが、界面のバンド構造と透明性の点で好ましい。特
に、金属酸化物半導体が、In、Sn及びZnから選ば
れる1以上の元素を含むことが好ましい。透明な導電膜
としては、ITO、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化イ
ンジウム等の金属酸化物、あるいはAlやGa等の金属
元素をドープした金属酸化物、よう化銅等を用いること
ができる。これらの膜は、蒸着、電子ビーム蒸着、反応
性蒸着、イオンプレーティング、反応性イオンプレーテ
ィング、スパッタリング、反応性スパッタリング、イオ
ンクラスタービーム法等の方法により形成することがで
きる。
が好ましく、50〜1000nmがより好ましい。該厚
さが10nm未満であると、抵抗が高く、また、欠陥が
多くなることがあり、一方、該厚さが2000nmを超
えると、着色し、かつ、表面性が低下することがある。
おけるIIIA族元素から選択される1以上の元素、及び
VA族元素から選択される1以上の元素を含み、更に必
要に応じて、その他の成分を含んでなる。
しく挙げられる。本発明においては、これらの元素を含
む有機金属化合物が好ましく使用されるが、具体的に
は、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアル
ミニウム、t−ブチルアルミニウム、トリメチルガリウ
ム、トリエチルガリウム、t−ブチルガリウム、トリメ
チルインジウム、トリエチルインジウム、t−ブチルイ
ンジウム等の液体や固体を気化して単独に又はキャリア
ガスでバブリングされた混合状態のガスを使用すること
ができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以
上を併用してもよい。前記キャリアガスとしては、H
e,Ar等の希ガス、H2,N2等の単元素ガス、メタン
やエタン等の炭化水素、CF4,C2F6等のハロゲン化
炭素等を用いることができる。
る。窒素原料としては、N2、NH3、NF3、N2H4、
モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン等の気体又
はこれらをキャリアガスでバブリングした混合ガスを使
用することができる。ここで使用されるキャリアガス
は、先に例示したものを使用することができる。
0.5:1.0〜1.0:0.5が好ましい。この範囲
外の場合には、IIIA族元素とVA族元素との結合にお
いて四面体結合型を取る部分が少なくなるため欠陥が多
くなり、良好な光起電力素子として機能しなくなること
がある。半導体層中の各元素組成は、X線光電子分光
(XPS)、エレクトロンマイクロプローブ、ラザフォ
ードバックスキャタリング(RBS)、二次イオン質量
分析計等により測定することができる。
は、IIIA族元素とVA族元素の未結合手の補償や、微
結晶の粒界においてIIIA族元素とVA族元素の両方に
未結合手を補償することができる。このとき用いる水素
は、重水素であってもよい。例えば、このための水素
は、IIIA族元素とVA族元素に結合するようにするこ
とが望ましい。
m%が好ましく、0.5〜30atom%がより好まし
い。水素の含有量が0.1atom%未満では、結晶粒
界での結合欠陥や未結合手を水素との結合によって無く
し、バンド内に形成する欠陥準位を不活性化するのに不
十分であり、結合欠陥や構造欠陥が増大し、暗抵抗が低
下し光感度がなくなるため、実用的な光導電体として機
能させることが困難となる。一方、水素の含有量が50
atom%を超えると、水素がIIIA族元素及びVA族
元素に2つ以上結合する確率が増え、これらの元素が3
次元構造を保てず、2次元及び鎖状のネットワークを形
成するようになり、特に結晶粒界でボイドを多量に発生
するため、結果としてバンド内に新たな準位を形成し、
電気的な特性が劣化すると共に、硬度等の機械的性質が
低下することがある。更に半導体層が酸化されやすくな
り、結果として半導体層中に不純物欠陥が多量に発生す
ることとになり、良好な光電気特性が得られ難くなる。
また、半導体層中の水素が50atom%を超えると、
電気的特性を制御するためにドープするドーパントを水
素が不活性化するようになるため、結果として電気的に
活性な非晶質あるいは微結晶からなる半導体が得られ難
くなる。
スキャタリング(HFS)により絶対値を測定すること
ができる。また、加熱による水素放出量の測定あるいは
IRスペクトルの測定によっても推定することができ
る。また、これらの水素結合状態は、赤外吸収スペクト
ルによって容易に測定することができる。
物を導入して、層中にドープすることができる。ドーピ
ング用ガスはIIIA族元素を含む有機金属化合物と混合
してもよいし別々に導入してもよい。また前記有機金属
化合物と同時に導入してもよいし、連続導入でもよい。
Cの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は1)の
Li、IB族(IUPACの1989年無機化学命名法改訂
版による族番号は11)のCu,Ag,Au、IIA族
(IUPACの1989年無機化学命名法改訂版による族番
号は2)のMg、IIB族(IUPACの1989年無機化学
命名法改訂版による族番号は12)のZn、IVA族(I
UPACの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は
14)のC,Si,Ge,Sn,Pb、VIA族(IUP
ACの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は1
6)のS,Se,Teを用いることができる。中でも
C,Si,Ge,Snが電荷担体の制御性の点から好ま
しい。
a,K、IB族のCu,Ag,Au、IIA族のBe,M
g,Ca,Sr,Ba,Ra、IIB族のZn,Cd,H
g、IVA族のC,Si,Ge,Sn,Pb、VIA族(I
UPACの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は
16)のS,Se,Te、VIB族(IUPACの1989年
無機化学命名法改訂版による族番号は6)のCr,M
o,W、VIII族のFe(IUPACの1989年無機化学命
名法改訂版による族番号は8)、Co(IUPACの19
89年無機化学命名法改訂版による族番号は9)、Ni
(IUPACの1989年無機化学命名法改訂版による族番
号は10)等を用いることができる。中でもBe,M
g,Ca,Zn,Srが電荷担体の制御性の点から好ま
しい。
じものを低濃度で使用することができる。
不活性化しないようにする必要があり、欠陥準位をパッ
シベーションするための水素をドーパントよりもIIIA
族元素及びVA元素に選択的に結合させる観点から、n
型用の元素としては、特に、C,Si,Ge,Snが好
ましく、p型用の元素としては、特に、Be,Mg,C
a,Zn,Srが好ましく、i型用の元素としては、特
に、Be,Mg,Ca,Zn,Srが好ましい。
H4、Si2H6、GeH4、GeF4、SnH4を、p型用
としては、BeH2、BeCl2、BeCl4、シクロペ
ンタジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジメ
チルストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等
を、i型用としては、p型用の元素と同じ化合物を、ガ
ス状態で使用することができる。また、ドーピング元素
を元素のまま層中に拡散させたり、イオンとして層中に
取り込ませることもでき、熱拡散法、イオン注入法等の
公知の方法を採用することができる。
も、また微結晶相と非晶質相との混合状態であってもよ
い。また単結晶状であってもよい。結晶系は立方晶ある
いは6方晶系のいずれか一つであっても、複数の結晶系
が混合された状態でもよい。
電子線回折パターンにおいて、リング状の回折パターン
が全くなく、ぼんやりしたハローパターンの完全に長距
離秩序の欠如しているものから、ハローパターンの中に
リング状の回折パターンが見られるもの、更にその中に
輝点が見られるものまでの範囲内のものを指す。このよ
うな層は、透過電子線回折より広範囲を観測するX線回
折測定においては、ほとんど何もピークは得られないこ
とが多い。
ば、透過電子線回折パターンにおいて、リング状の回折
パターンとともに輝点が多数見られるもの、更にほとん
どスポット状の輝点のみが見られるものの双方を指して
いる。このような層は、X線回折測定においてはわずか
に結晶面に相当するピークが得られるが、多結晶である
場合が多いと、ピーク強度が単結晶に比べ弱く、かつ、
ピーク幅が単結晶に比べ広いことが多い。
元素とVA族元素との結合の振動吸収ピークの半値幅
が、非晶質構造が主体の場合には150cm-1以上であ
り、結晶性の場合には100cm-1以下である。この吸
収ピーク位置は、例えばC−H結合等が層中に多く含ま
れるような層では300cm-1以上に広がり、このよう
な層は本発明の目的には適さない。ここで言う半値幅と
は、IIIA族元素とVA族元素との結合を主体とする吸
収位置での吸収帯における、最高強度からバックグラン
ドを除いた値の1/2の強度部分での吸収帯の幅であ
る。
から5μmであり、X線回折や電子線回折及び断面の電
子顕微鏡写真を用いた形状測定等によって測定すること
ができる。更に成長の面方位が揃った高度に配向した層
であっても、柱状成長した多結晶でもよい。更に面方位
が一つであるとともに、成長方向の揺らぎが少なく、例
えばX線ロッキングカーブが測定できる単結晶状のもの
であってもよい。
上の元素と窒素と水素とを含むn型、i型あるいはp型
の半導体からなるものでもよく、更に高濃度のドーピン
グを行った膜p+あるいはn+層を挿入してもよく、低濃
度のドーピングを行った膜p-あるいはn-層を挿入して
もよい。
i型、n型の各層は各々異なるAl xGayInz(x=
0〜1.0、y=0〜1.0、z=0〜1.0)で表さ
れるAl、Ga、InとNとの組成を持っていてもよ
く、p型、i型、n型それぞれの層が複数のAlxGay
InzN:H(x=0〜1.0、y=0〜1.0、z=
0〜1.0)の組成から成っていてもよい。
元素の混合比によって任意にかえることができる。Ga
N:Hを基準にすると3.5eVより大きくする場合に
は、Alを加えることによって6.5eV程度にまで大
きくすることができ、3.2eVより小さくする場合に
は、Inを加えることによって透明のまま測定波長域を
変化させることができる。
体層の作製法を説明する。図1は、本発明の半導体素子
の製造装置の一例を示す概略構成図である。この半導体
素子製造装置は、円筒状の反応器1と、反応器1と上部
開口を介して連続する第1及び第2の原料活性化−供給
部13、14と、反応器1と下部開口を介して連続し、
且つ反応器1内のガスを排気するための排気管2と、反
応器1内に配置され、且つ基板を支持するための基板ホ
ルダー3と、基板ホルダー3の基板設置面側とは反対側
に配置されたヒーター4と、を備える。
14は、それぞれ、反応器1と連通し、且つ反応器1の
径方向外側に配置された円筒状の石英管5、6と、これ
ら石英管5、6の反応器1とは反対側と連通するガス導
入管9、10とを備える。第1の原料活性化−供給部1
3は、更に石英管5と交差するように配置されたマイク
ロ波導波管8と、石英管5とマイクロ波導波管8との交
差位置より反応器1側で石英管5と連続するガス導入管
11とを備える。マイクロ波導波管8は筐体状であり、
その中を石英管5が貫通している。また、第2の原料活
性化−供給部14では、マイクロ波放電管8の代わりに
高周波コイル7が使用され、高周波コイル7は石英管6
の外周に巻き付けられ、図示しない高周波発振器に接続
されている。
部13、14のガス導入管9、10、11、12は原料
ガスを供給する図示しない原料供給手段としてのボンベ
等にそれぞれ接続されている。更にガス導入管11、1
2には原料ガスを間欠的に供給するための流量調節器
(マスフローコントローラ)(図示せず)が接続されて
いる。また、マイクロ波導波管8は図示しないマグネト
ロンを用いたマイクロ波発振器に接続されており、石英
管5内で放電させる。更に、排気管2は図示しない排気
手段としてのポンプに接続されており、反応器1内を略
真空まで排気可能とする。
えば、N2を用いガス導入管9から石英管5に導入す
る。マグネトロンを用いたマイクロ波発振器(図示せ
ず)に接続されたマイクロ波導波管8にマイクロ波が供
給され、石英管5内に放電を発生させる。別のガス導入
管10から、例えばH2を石英管6に導入する。高周波
発振器(図示せず)から高周波コイル7に高周波を供給
し、石英管6内に放電を発生させる。放電空間の下流側
より例えばトリメチルガリウムをガス導入管12より導
入することによって、導電膜を設けた不透明導電性基板
上に窒化ガリウム半導体を成膜することができる。
は単結晶状になるかは、基板の種類、基板温度、ガスの
流量圧力、放電条件に依存する。基板温度は100〜6
00℃が好ましい。基板温度が高い場合及び/又はIII
A族元素の原料ガスの流量が少ない場合には、微結晶や
結晶になりやすい。基板温度が300℃より低い場合に
は、IIIA族原料ガスの流量が少ない場合に微結晶とな
りやすく、基板温度が300℃より高い場合には、III
A族元素の原料ガスの流量が低温条件よりも多くても結
晶となりやすい。また、例えばH2放電を行った場合に
は、行わない場合よりも微結晶化を進めることができ
る。トリメチルガリウムの代わりに、例えば、インジウ
ム、アルミニウムを含む有機金属化合物を用いることも
でき、また混合することもできる。また、これらの有機
金属化合物は、ガス導入管11から別々に導入してもよ
い。
る1以上の元素を含むガス、あるいはBe、Mg、C
a、Zn、Srから選択される1以上の元素を含むガス
を放電空間の下流側(ガス導入管11又はガス導入管1
2)から導入することによってn型、p型等の任意の伝
導型の非晶質又は微結晶若しくは結晶の半導体層を得る
ことができる。Cの場合には条件によっては有機金属化
合物の炭素を使用してもよい。
成される活性窒素あるいは活性水素を独立に制御しても
よく、NH3のような窒素原子と水素原子とを同時に含
むガスを用いてもよい。更にH2を加えてもよい。ま
た、前記有機金属化合物から活性水素が遊離生成する条
件を用いることもできる。このようにすることによっ
て、導電膜を設けた不透明導電性基板上には活性化され
たIIIA族元素の原子、窒素原子が制御された状態で存
在し、かつ水素原子がメチル基やエチル基をメタンやエ
タン等の不活性分子にするため低温にも拘わらず炭素が
入らず、膜欠陥が抑えられた非晶質膜又は微結晶膜若し
くは結晶膜を生成することができる。
性化方法としては、直流放電、低周波放電、高周波放
電、マイクロ波放電、エレクトロンサイクロトロン共鳴
方式、ヘリコンプラズマ方式のいずれであってもよく、
また加熱フィラメントによるものでもよい。これらは1
種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、高周波放電の場合、誘導結合形でも、容量形でも
よい。このときの周波数としては、50kHzから10
0MHzが好ましい。1つの空間において、2種以上の
活性化方法を用いる場合には、同じ圧力で同時に放電が
生起できるようにする必要があり、マイクロ波導波管内
(又は高周波導波管内)と石英管内(又は反応器内)と
に圧力差を設けてもよい。またこれらの圧力を同一とす
る場合、異なる原料活性化手段、例えば、マイクロ波放
電と高周波放電とを用いることによって活性種の励起エ
ネルギーを大きく変えることができ、これによって膜質
を制御することができる。
の形成に比べ、基板温度を低く抑えることができるた
め、耐熱性の十分でない基板を用いることができる。本
発明においては、反応性蒸着法やイオンプレーティン
グ、リアクティブスパッター等、少なくとも水素が活性
化された雰囲気で成膜を行うことも可能である。
導電性電極を設けることができる。該透明導電性電極と
しては、例えば、ITO、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、
酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用い、
蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の方法
により形成したもの、又はアルミニウム、ニッケル、ク
ロム、金、銀、銅等の金属あるいはそれらの合金を蒸着
やスパッタリングにより半透明になる程度に薄く形成し
たものが用いられる。
構成図を示す。図2に示す半導体素子は、不透明導電性
基板20上に、導電膜21が形成され、その上に半導体
層22及び透明導電性電極23が順次配置されている。
この半導体素子は受光素子であり、バイアスを電極間に
印加することによって光電流を出力することができ、無
バイアスで光起電流を出力することもできる。特にバン
ドギャップを調整して、紫外線のみに反応し、可視光下
でも半導体素子として使用することや、太陽電池として
使用することができる。上記透明導電性電極と半導体層
との間に、暗時の電流注入を抑えダイナミックレンジを
広げる目的や応答速度を向上させる目的で、中間層を設
けてもよい。この中間層には、AlNやAlxGa(1-x)
N、AlxGayInzN等を用いることができる。
量に対する出力電流の直線性に優れている共にダイナミ
ックレンジが広く、高強度の光までリニアリティを保っ
た出力がされるため、蛍光灯の紫外線量の計測からレー
ザ出力の測定まで広い範囲で適している。また光起電流
も高効率で可能なため、耐光性、耐熱性、及び耐酸化性
に優れ、表示面、塗装面、写真や画像の印字された面や
カード等に高効率の素子を形成できる。また、本発明の
半導体素子は、基板がどのような材料であっても、優れ
た電気特性の受光素子や光起電力素子、発光素子等の半
導体素子を得ることができる。
明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
尚、半導体層の形成には、図1の装置を用いた。 (実施例1) [半導体素子の作製]不透明導電性基板であるAl基板
を洗浄し、スパッター装置にて200nmの厚さの酸化
インジウムスズ膜(導電膜:抵抗100Ω□)を作製し
た。これを基板ホルダー3に載せ、排気口2を介して反
応器1内を真空排気後、ヒーター4によりこの基板を3
50℃に加熱した。
のガス導入管9より直径25mmの石英管5内に200
0sccm導入し、マイクロ波導波管8を介して2.4
5GHzのマイクロ波を出力250Wにセットしチュー
ナでマッチングを取り、放電を行った。この時の反射波
は0Wであった。一方、H2ガスを第2の原料活性化−
供給部14のガス導入管10より直径30mmの石英管
6内に500sccm導入し、13.56MHzの高周
波放電を行った。高周波電力の出力は100Wであり、
反射波は0Wであった。
のガス導入管12より0℃で保持されたトリメチルガリ
ウム(TMGa)の蒸気を、91kPaに保持された窒
素をキャリアガスとして用い、バブリングしながらマス
フローコントローラーを通して0.5sccm導入し
た。更に、第1の原料活性化−供給部13のガス導入管
11より50℃で保持されたビスシクロペンタジエニル
マグネシウムの蒸気を、窒素をキャリアガスとして用
い、バブリングしながらマスフローコントローラーを通
して3sccm導入した。この時バラトロン真空計で測
定した反応圧力は66.5Paであった。成膜を120
分行い、0.2μmの2%MgをドープしたGaN:H
層(半導体層)を作製した。得られたGaN:H,Mg
層の上に、直径3mmで透過率50%のAu半透明導電
性電極を真空蒸着により形成し、半導体素子(Al/I
TO/GaN:H,Mg/Au素子)を作製した。
0Vで10-10Aであった。30mWのHe−Cdレー
ザの325nmの光を、直径2mmの光ビームで上記A
u電極側に照射したところ、応答は0.1s以下で、光
電流は0.4mA流れ、高速でon/offを繰り返し
たところ、5ケタ以上のダイナミックレンジがあること
がわかった。NDフィルターを組み合わせて1mW/c
m2まで光量と出力電流の関係を測定した。更に10μ
W/cm2までをXeランプを分光した定光量照射装置
を用いて、光量と出力電流の関係を測定した。その結
果、広い範囲で光量と出力電流とが、I=const.
×P1.0で完全に一次の関係にあることがわかり、また
内部量子効率は0.5を超えていることがわかり、高効
率の光起電力素子として使用可能なほか、高感度光検出
器として優れた特性を有することがわかった。
設けなかった以外は、実施例1と同様の方法により半導
体素子(Al/GaN:H,Mg/Au素子)を作製し
た。得られた半導体素子について、実施例1と同様な測
定を行った。その結果、光量依存性は、I=cons
t.×P0.8であった。光出力と光エネルギーとが一時
で比例せず、光量に変換するためには演算が必要であっ
た。この光量依存性のため、低光量では実施例1の半導
体素子と同等の光電流が得られたが、高光量では実施例
1の半導体素子より低光電流であった。
電性基板としてAl基板の代わりにSiウェハーを用い
た以外は、実施例1と同様の方法により半導体素子(S
i/ITO/GaN:H,Mg/Au素子)を作製し
た。得られた半導体素子について、実施例1と同様な測
定を行った。その結果、光量依存性は、I=cons
t.×P0.99で完全に光量と一次で比例していることが
わかった。
ルガリウム(TMGa)に加え、窒素ガスをキャリアガ
スとした20℃で保温されたトリメチルインジウム(T
MIn)を2sccm導入し、Ga0.8In0.2N:H、
Mg層(半導体層)を形成した以外は、実施例1と同様
の方法により半導体素子(Al/ITO/GaInN:
H,Mg/Au素子)を作製した。得られた半導体素子
について、実施例1と同様な測定を行った。その結果、
広い範囲で光量と出力電流とが、I=const.×P
1.0で完全に一次の関係にあることがわかった。分光し
た光での光電流スペクトルを測定したところ500nm
から感度があり、450nmでの内部量子効率は0.8
を超えていることがわかり、高効率の光起電力素子とし
て使用可能なほか、高感度光検出器として優れた特性を
有することがわかった。
電性基板としてAl基板の代わりにSiウェハーを用い
た以外は、実施例3と同様の方法により半導体素子(S
i/ITO/GaInN:H,Mg/Au素子)を作製
した。得られた半導体素子について、実施例1と同様な
測定を行った。その結果、光量依存性は、I=cons
t.×P1.0で完全に光量と一次で比例していることが
わかった。
電性基板としてAl基板の代わりに、陽極酸化した多孔
質膜にCuを封入した着色したAl基板を用いた以外
は、実施例3と同様の方法により半導体素子(Al(C
u)/ITO/GaInN:H,Mg/Au素子)を作
製した。得られた半導体素子について、実施例1と同様
な測定を行った。その結果、光量依存性は、I=con
st.×P1.0で完全に光量と一次で比例していること
がわかった。自由に着色や画像表示をした基板に高感度
の光センサーや太陽電池を作製することができた。
を自由に選べ、高感度で、光量に対する出力電流の直線
性がよく、大面積でも安価な半導体素子を提供すること
ができる。更に本発明によれば、高強度の光照射によっ
ても高い感度や効率を示す優れた半導体素子を提供する
ことができる。更に本発明によれば、半導体素子を通し
て、基板の表面に表示した文字や画像等を見ることがで
き、また、時計等の装飾品用としても優れた特性を有す
る半導体素子を提供することができる。
概略構成図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 不透明導電性基板上に、導電膜を有し、
該導電膜上に、周期率表におけるIIIA族元素から選択
される1以上の元素、及びVA族元素から選択される1
以上の元素を含有する半導体層を有することを特徴とす
る半導体素子。 - 【請求項2】 前記IIIA族元素がAl,Ga及びIn
であり、前記VA族元素が窒素である請求項1に記載の
半導体素子。 - 【請求項3】 前記不透明導電性基板が、印字あるいは
画像が表示されている金属基板であり、かつ、前記導電
膜が透明な導電膜である請求項1又は2に記載の半導体
素子。 - 【請求項4】 前記導電膜が、金属酸化物半導体からな
る請求項1から3のいずれかに記載の半導体素子。 - 【請求項5】 前記導電膜が、金、銀、又はプラチナか
らなる請求項1又は2に記載の半導体素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000063072A JP4106849B2 (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000063072A JP4106849B2 (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 太陽電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001250972A true JP2001250972A (ja) | 2001-09-14 |
JP4106849B2 JP4106849B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=18582992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000063072A Expired - Fee Related JP4106849B2 (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4106849B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468824B2 (en) * | 2001-03-22 | 2002-10-22 | Uni Light Technology Inc. | Method for forming a semiconductor device having a metallic substrate |
JP2007103712A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Arima Optoelectronics Corp | 高輝度のGaN系発光ダイオ−ド |
-
2000
- 2000-03-08 JP JP2000063072A patent/JP4106849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468824B2 (en) * | 2001-03-22 | 2002-10-22 | Uni Light Technology Inc. | Method for forming a semiconductor device having a metallic substrate |
JP2007103712A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Arima Optoelectronics Corp | 高輝度のGaN系発光ダイオ−ド |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4106849B2 (ja) | 2008-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4214585B2 (ja) | 半導体デバイス、半導体デバイスの製造方法及び製造装置 | |
US8735290B2 (en) | Amorphous group III-V semiconductor material and preparation thereof | |
US5007971A (en) | Pin heterojunction photovoltaic elements with polycrystal BP(H,F) semiconductor film | |
JPS6349751B2 (ja) | ||
TW200915393A (en) | Compound thin film and method of forming the same, and electronic device using the thin film | |
US5034784A (en) | Diamond electric device on silicon | |
US6297442B1 (en) | Solar cell, self-power-supply display device using same, and process for producing solar cell | |
JP4126812B2 (ja) | 光半導体素子 | |
US5976398A (en) | Process for manufacturing semiconductor, apparatus for manufacturing semiconductor, and amorphous material | |
JP3794144B2 (ja) | 光半導体素子およびその製造方法 | |
JP2004221427A (ja) | 鉄シリサイド膜の製造方法及び装置、光電変換素子の製造方法及び装置、並びに、光電変換装置の製造方法及び装置 | |
JP3695049B2 (ja) | 微結晶化合物光半導体の製造方法 | |
JP4106849B2 (ja) | 太陽電池 | |
JP3769921B2 (ja) | 半導体受光素子とその製造方法、およびそれを用いた光センサ | |
JPH1045404A (ja) | 非晶質光半導体及びその製造方法並びに光半導体素子 | |
JP3852134B2 (ja) | 非晶質材料 | |
JP3915817B2 (ja) | 微結晶化合物光半導体、それを用いた微結晶化合物光半導体膜及び光半導体素子 | |
JP4103346B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
JP3988448B2 (ja) | 窒化物半導体素子の製造方法及び該製造方法により得られたパターン体 | |
JP2001250966A (ja) | 太陽電池 | |
JP3838121B2 (ja) | 紫外線受光素子及び紫外線光量測定装置 | |
JP2004210635A (ja) | 非晶質光半導体及びその製造方法並びに光半導体素子 | |
JP3791462B2 (ja) | 非晶質光半導体の製造方法 | |
JP2009076905A (ja) | 半導体デバイス | |
JP2000232256A (ja) | 半導体素子及び半導体素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070803 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071001 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080311 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080324 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140411 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |