JP2002083996A - 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子及びそれを用いた受光アレイ - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体受光素子及びそれを用いた受光アレイInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 紫外から可視領域までの領域で特定の波長範
囲において選択的に高い感度を有しかつ信頼性に優れた
受光素子を提供する。 【解決手段】 それぞれ窒化ガリウム系化合物半導体か
らなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構造を
有し、受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）とし、ｎ型層はＧａＮとする。
囲において選択的に高い感度を有しかつ信頼性に優れた
受光素子を提供する。 【解決手段】 それぞれ窒化ガリウム系化合物半導体か
らなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構造を
有し、受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）とし、ｎ型層はＧａＮとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトダイオード、
太陽電池等に使用される半導体受光素子に関し、特に窒
化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、
０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）を用いた受光素
子に関する。
太陽電池等に使用される半導体受光素子に関し、特に窒
化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、
０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）を用いた受光素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を検出する半導体を用いた受光素子と
して、赤外光の検知にはＩｎＧａＰ、ＩｎＰを用いた素
子などが広く実用化されている。また、紫外光を検知す
る受光素子はＳｉを用いた受光素子が実用化されている
が、まだ望まれた特性を有したものとはいえない。紫外
光を検知する受光素子は、火炎センサ、ミサイル検知
器、天体観測などへの用途が考えられる。Ｓｉを用いた
受光素子はＰＮ接合型、ＰＩＮ接合型とどちらも実用化
されているが、Ｓｉが間接遷移型の半導体であるため、
受光層をミクロンオーダーで成膜する必要があり、また
ダブルへテロ構造ができないので、ｐ層やｎ層でも光が
吸収され、受光層に到達する光の量が少なくなるという
問題がある。また、可視光（例えば４００ｎｍ以上）で
も受光特性を示すため、紫外光（例えば４００ｎｍ以
下）のみを検知する受光素子として利用するためには可
視光が受光しないようなフィルタを介する必要があり、
またバンドギャップが小さいために熱によるノイズも問
題になる。
して、赤外光の検知にはＩｎＧａＰ、ＩｎＰを用いた素
子などが広く実用化されている。また、紫外光を検知す
る受光素子はＳｉを用いた受光素子が実用化されている
が、まだ望まれた特性を有したものとはいえない。紫外
光を検知する受光素子は、火炎センサ、ミサイル検知
器、天体観測などへの用途が考えられる。Ｓｉを用いた
受光素子はＰＮ接合型、ＰＩＮ接合型とどちらも実用化
されているが、Ｓｉが間接遷移型の半導体であるため、
受光層をミクロンオーダーで成膜する必要があり、また
ダブルへテロ構造ができないので、ｐ層やｎ層でも光が
吸収され、受光層に到達する光の量が少なくなるという
問題がある。また、可視光（例えば４００ｎｍ以上）で
も受光特性を示すため、紫外光（例えば４００ｎｍ以
下）のみを検知する受光素子として利用するためには可
視光が受光しないようなフィルタを介する必要があり、
またバンドギャップが小さいために熱によるノイズも問
題になる。
【０００３】ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ（０≦ａ≦１、０
≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）からなる窒化ガリウム系化合物
半導体は６．０ｅＶ（ＡｌＮ）から１．９５ｅＶ（Ｉｎ
Ｎ）までの広範囲なバンドギャップエネルギーを有する
材料であり、直接遷移型であるため、受光層を薄くで
き、またダブルへテロ構造を用いることで、フィルタを
介することなく例えば紫外光のみを検知し、可視光を検
知しないなどといった、短波長側の特定の波長領域に限
定した受光素子を簡単な構造で実現することができる。
≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）からなる窒化ガリウム系化合物
半導体は６．０ｅＶ（ＡｌＮ）から１．９５ｅＶ（Ｉｎ
Ｎ）までの広範囲なバンドギャップエネルギーを有する
材料であり、直接遷移型であるため、受光層を薄くで
き、またダブルへテロ構造を用いることで、フィルタを
介することなく例えば紫外光のみを検知し、可視光を検
知しないなどといった、短波長側の特定の波長領域に限
定した受光素子を簡単な構造で実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら窒化ガリ
ウム系化合物半導体受光素子は結晶性の良い窒化ガリウ
ム系化合物半導体が得にくく、さらに組成、膜厚等の問
題で、受光感度の良いすなわち量子効率の高い素子を得
ることが困難であることから、実用化もされていないの
が現状である。特に天体観測に使用する受光素子として
は現状の問題として雰囲気等の外部条件に影響されな
い、信頼性の高い紫外光領域での受光素子が必要となっ
ている。そこで本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、前
記問題を解決した窒化ガリウム系化合物半導体受光素子
を作製することで、信頼性の高い受光素子の実現に至っ
た。
ウム系化合物半導体受光素子は結晶性の良い窒化ガリウ
ム系化合物半導体が得にくく、さらに組成、膜厚等の問
題で、受光感度の良いすなわち量子効率の高い素子を得
ることが困難であることから、実用化もされていないの
が現状である。特に天体観測に使用する受光素子として
は現状の問題として雰囲気等の外部条件に影響されな
い、信頼性の高い紫外光領域での受光素子が必要となっ
ている。そこで本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、前
記問題を解決した窒化ガリウム系化合物半導体受光素子
を作製することで、信頼性の高い受光素子の実現に至っ
た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は下記（１）〜
（１１）の構成により、上述した課題を解決することが
でき、本発明の目的を達成することができる。
（１１）の構成により、上述した課題を解決することが
でき、本発明の目的を達成することができる。
【０００６】（１）それぞれ窒化ガリウム系化合物半導
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ
（０＜Ｘ＜１）からなり、前記ｎ型層はＧａＮからなる
ことを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導
体受光素子。
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ
（０＜Ｘ＜１）からなり、前記ｎ型層はＧａＮからなる
ことを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導
体受光素子。
【０００７】（２）前記ｎ型層はアンドープの第１のＧ
ａＮ層と、該第１のＧａＮ層と前記受光層との間に形成
されたｎ型不純物がドープされた第２のＧａＮ層とから
なる前記（１）に記載の窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子。
ａＮ層と、該第１のＧａＮ層と前記受光層との間に形成
されたｎ型不純物がドープされた第２のＧａＮ層とから
なる前記（１）に記載の窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子。
【０００８】（３）それぞれ窒化ガリウム系化合物半導
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＧａＮからなり、
前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜１）からなるこ
とを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＧａＮからなり、
前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜１）からなるこ
とを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。
【０００９】（４）それぞれ窒化ガリウム系化合物半導
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ
（０＜Ｘ＜１）からなり、前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ
（０＜Ｙ＜１）からなることを特徴とするＰＩＮ型の窒
化ガリウム系化合物半導体受光素子。
体からなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構
造を有し、前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ
（０＜Ｘ＜１）からなり、前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ
（０＜Ｙ＜１）からなることを特徴とするＰＩＮ型の窒
化ガリウム系化合物半導体受光素子。
【００１０】（５）前記ｐ型層は少なくともｐ型ＡｌZ
Ｇａ1-ZＮ（０≦Ｚ＜１）層を有することを特徴とする
前記（１）乃至（４）のいずれかに１つに記載のＰＩＮ
型の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。
Ｇａ1-ZＮ（０≦Ｚ＜１）層を有することを特徴とする
前記（１）乃至（４）のいずれかに１つに記載のＰＩＮ
型の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。
【００１１】（６）前記窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子は、量子効率が６０％以上の吸収波長域と該吸収
波長域の両側に位置する非吸収波長域を有し、前記吸収
波長域が２０ｎｍ以上に設定された前記（１）乃至
（５）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子。
光素子は、量子効率が６０％以上の吸収波長域と該吸収
波長域の両側に位置する非吸収波長域を有し、前記吸収
波長域が２０ｎｍ以上に設定された前記（１）乃至
（５）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子。
【００１２】（７）前記窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子は、吸収波長域と該吸収波長域の両側に位置する
非吸収波長域を有し、前記吸収波長域は前記非吸収波長
域の１００倍以上の量子効率を有しかつ前記吸収波長域
は２０ｎｍ以上の範囲である前記（１）乃至（６）のう
ちのいずれかに１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系
化合物半導体受光素子。
光素子は、吸収波長域と該吸収波長域の両側に位置する
非吸収波長域を有し、前記吸収波長域は前記非吸収波長
域の１００倍以上の量子効率を有しかつ前記吸収波長域
は２０ｎｍ以上の範囲である前記（１）乃至（６）のう
ちのいずれかに１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系
化合物半導体受光素子。
【００１３】（８）前記吸収波長域は、３６０ｎｍから
４２０ｎｍの波長範囲において設定されている前記
（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ
型の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。
４２０ｎｍの波長範囲において設定されている前記
（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ
型の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。
【００１４】（９）前記受光層の膜厚は、１５００オン
グストローム以上、１００００オングストローム以下で
あることを特徴とする前記（１）乃至（８）のうちのい
ずれかに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。
グストローム以上、１００００オングストローム以下で
あることを特徴とする前記（１）乃至（８）のうちのい
ずれかに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。
【００１５】（１０）前記ｎ型層の膜厚は１μｍ以上、
１０μｍ以下であることを特徴とする前記（１）乃至
（９）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子。
１０μｍ以下であることを特徴とする前記（１）乃至
（９）のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子。
【００１６】（１１）前記（１）乃至請求項（１０）の
いずれか１つに記載の窒化ガリウム系化合物半導体受光
素子が１つの基板上に複数配列されたことを特徴とする
受光アレイ。
いずれか１つに記載の窒化ガリウム系化合物半導体受光
素子が１つの基板上に複数配列されたことを特徴とする
受光アレイ。
【００１７】つまり、本発明は前記（１）〜（１０）の
構成により、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて所定の幅
の光吸収波長領域を有し、高感度でかつ信頼性の高い、
優れた窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を提供する
ことができる。
構成により、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて所定の幅
の光吸収波長領域を有し、高感度でかつ信頼性の高い、
優れた窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を提供する
ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態について説明する。 （実施の形態１）図１は本発明に係る実施の形態１の窒
化ガリウム系化合物半導体受光素子の構造を示す模式断
面図である。本実施の形態１の受光素子は、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層（ｎ型層）とｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層（ｐ型層）との間に受光層としてｉ型
窒化ガリウム系化合物半導体が挟まれたダブルへテロ構
造を有する受光素子であって、サファイア基板１０１上
に、ＧａＮよりなるバッファ層１０２と、アンドープＧ
ａＮからなる第１のｎ型層１０３と、ＳｉドープＧａＮ
からなる第２のｎ型層１０４と、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体であるアンドープＩｎＧａＮからなる受光層
１０５と、ＭｇドープＡｌＧａＮからなる第１のｐ型層
１０６と、ＭｇドープＧａＮからなる第２のｐ型層１０
７とを順に積層した層構成を有している。すなわち、本
実施の形態１では、（１）アンドープＧａＮからなる第
１のｎ型層１０３とＳｉドープＧａＮからなる第２のｎ
型層１０４とによってｎ型層を構成し、（２）アンドー
プＩｎＧａＮによってｉ型窒化ガリウム系化合物半導体
である受光層１０５を構成し、（３）ＭｇドープＡｌＧ
ａＮからなる第１のｐ型層１０６とＭｇドープＧａＮか
らなる第２のｐ型層１０７とによってｐ型層を構成して
いる。
に係る実施の形態について説明する。 （実施の形態１）図１は本発明に係る実施の形態１の窒
化ガリウム系化合物半導体受光素子の構造を示す模式断
面図である。本実施の形態１の受光素子は、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層（ｎ型層）とｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層（ｐ型層）との間に受光層としてｉ型
窒化ガリウム系化合物半導体が挟まれたダブルへテロ構
造を有する受光素子であって、サファイア基板１０１上
に、ＧａＮよりなるバッファ層１０２と、アンドープＧ
ａＮからなる第１のｎ型層１０３と、ＳｉドープＧａＮ
からなる第２のｎ型層１０４と、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体であるアンドープＩｎＧａＮからなる受光層
１０５と、ＭｇドープＡｌＧａＮからなる第１のｐ型層
１０６と、ＭｇドープＧａＮからなる第２のｐ型層１０
７とを順に積層した層構成を有している。すなわち、本
実施の形態１では、（１）アンドープＧａＮからなる第
１のｎ型層１０３とＳｉドープＧａＮからなる第２のｎ
型層１０４とによってｎ型層を構成し、（２）アンドー
プＩｎＧａＮによってｉ型窒化ガリウム系化合物半導体
である受光層１０５を構成し、（３）ＭｇドープＡｌＧ
ａＮからなる第１のｐ型層１０６とＭｇドープＧａＮか
らなる第２のｐ型層１０７とによってｐ型層を構成して
いる。
【００１９】また、本実施の形態１では、サファイア基
板１０１側から光を入射させるように図示している（図
１）が、本発明の受光素子は、入射光を基板側から入射
するようにして動作させることもできるし、入射光をｐ
型層側から入射するようにして動作させることもでき
る。すなわち、本発明の受光素子は入射光が基板側から
入射させるときにはフェイスダウンで実装し、ｐ型層側
から入射するときにはフェイスアップで実装する。この
実施の形態１に示すように、基板側から光を入射させる
場合、すなわち受光素子をフェイスダウンで用いる場合
は、受光層とｎ型層よりもバンドギャップエネルギーの
大きい、すなわち基板で吸収されないような基板を用い
る必要があり、その場合は本実施の形態１において示す
ように、サファイア基板（例えばＣ面、Ｒ面、Ａ面を主
面とする）を用いることが最も好ましい。しかしながら
本発明はこれに限られるものではなく、その他に、スピ
ネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶縁性基板、ＳｉＣ、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等を基板として用いる
ことができる。また特開平１１−１９１６５９号、特開
平１１−２１４７４４号の明細書等に記載されているＥ
ＬＯＧ（窒化物半導体の横方向の成長を利用して成長さ
せてなる）等により得られる窒化物半導体基板等を用い
ることもできる。
板１０１側から光を入射させるように図示している（図
１）が、本発明の受光素子は、入射光を基板側から入射
するようにして動作させることもできるし、入射光をｐ
型層側から入射するようにして動作させることもでき
る。すなわち、本発明の受光素子は入射光が基板側から
入射させるときにはフェイスダウンで実装し、ｐ型層側
から入射するときにはフェイスアップで実装する。この
実施の形態１に示すように、基板側から光を入射させる
場合、すなわち受光素子をフェイスダウンで用いる場合
は、受光層とｎ型層よりもバンドギャップエネルギーの
大きい、すなわち基板で吸収されないような基板を用い
る必要があり、その場合は本実施の形態１において示す
ように、サファイア基板（例えばＣ面、Ｒ面、Ａ面を主
面とする）を用いることが最も好ましい。しかしながら
本発明はこれに限られるものではなく、その他に、スピ
ネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶縁性基板、ＳｉＣ、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等を基板として用いる
ことができる。また特開平１１−１９１６５９号、特開
平１１−２１４７４４号の明細書等に記載されているＥ
ＬＯＧ（窒化物半導体の横方向の成長を利用して成長さ
せてなる）等により得られる窒化物半導体基板等を用い
ることもできる。
【００２０】また、本発明の実施の形態１においては、
成長させる窒化物半導体層の結晶性を良くするために、
基板上にバッファ層を介してアンドープＧａＮからなる
第１のｎ型層１０３及びＳｉドープＧａＮからなる第２
のｎ型層１０４を形成しているが、このバッファ層はそ
のバッファ層上に接して形成する層と同一組成としかつ
その上の層より低温で成長させることが好ましく、これ
によりｎ型層の結晶性をより良好にすることができる。
例えば、本実施の形態１では、ＭＯＶＰＥ法を用いて９
００℃以下の低温でバッファ層を成長させ、９００℃よ
り高温で第１のｎ型層１０３を成長させ、本実施の形態
１では第１のｎ型層がＧａＮであるためバッファ層はＧ
ａＮとする。
成長させる窒化物半導体層の結晶性を良くするために、
基板上にバッファ層を介してアンドープＧａＮからなる
第１のｎ型層１０３及びＳｉドープＧａＮからなる第２
のｎ型層１０４を形成しているが、このバッファ層はそ
のバッファ層上に接して形成する層と同一組成としかつ
その上の層より低温で成長させることが好ましく、これ
によりｎ型層の結晶性をより良好にすることができる。
例えば、本実施の形態１では、ＭＯＶＰＥ法を用いて９
００℃以下の低温でバッファ層を成長させ、９００℃よ
り高温で第１のｎ型層１０３を成長させ、本実施の形態
１では第１のｎ型層がＧａＮであるためバッファ層はＧ
ａＮとする。
【００２１】本発明において、ｎ型層は少なくとも受光
層よりバンドギャップエネルギーの大きいｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体であればよく、１つの窒化ガリウム
系化合物半導体層で構成してもよいし、２以上の窒化ガ
リウム系化合物半導体層で構成してもよい。また、ｎ型
層を２以上の層で構成する場合は、アンドープの層を含
んでいてもよく、その場合は全体としてｎ型となってい
ればよい。本実施の形態１では、好ましい例として、バ
ッファ層に接するアンドープの第１のｎ型層１０３とを
Ｓｉドープの第２のｎ型層とを組み合わせた例を示して
いる。具体的には、実施の形態１では、バッファ層に接
する第１のｎ型層１０３としてアンドープのＧａＮ、そ
の第１のｎ型層１０３に接する第２のｎ型層１０４とし
てＳｉドープのＧａＮを成長させる。このアンドープの
ＧａＮはその上に成長させる窒化物半導体層の結晶性を
良好にする効果があるので、第１のｎ型層１０３の上に
成長させる第２のｎ型層１０４及びその上に成長させる
層の結晶性を良好にできる。
層よりバンドギャップエネルギーの大きいｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体であればよく、１つの窒化ガリウム
系化合物半導体層で構成してもよいし、２以上の窒化ガ
リウム系化合物半導体層で構成してもよい。また、ｎ型
層を２以上の層で構成する場合は、アンドープの層を含
んでいてもよく、その場合は全体としてｎ型となってい
ればよい。本実施の形態１では、好ましい例として、バ
ッファ層に接するアンドープの第１のｎ型層１０３とを
Ｓｉドープの第２のｎ型層とを組み合わせた例を示して
いる。具体的には、実施の形態１では、バッファ層に接
する第１のｎ型層１０３としてアンドープのＧａＮ、そ
の第１のｎ型層１０３に接する第２のｎ型層１０４とし
てＳｉドープのＧａＮを成長させる。このアンドープの
ＧａＮはその上に成長させる窒化物半導体層の結晶性を
良好にする効果があるので、第１のｎ型層１０３の上に
成長させる第２のｎ型層１０４及びその上に成長させる
層の結晶性を良好にできる。
【００２２】また、本実施の形態１において、第２のｎ
型層はｎ電極を形成する層であるので、ｎ電極と良好な
オーミック接触を得るために、第２のｎ型層のＳｉドー
プ量は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲に
設定することが好ましく、より好ましくは前記範囲にお
いて５×１０17／ｃｍ3以上とする。また、第２のｎ型
層にドープするｎ型不純物としては、Ｓｉの他にＧｅ、
Ｓｎ、Ｓｂ等を用いることもできる。また第１のｎ型層
と第２のｎ型層とからなるｎ型層の総膜厚としては２μ
ｍ以上１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上６μｍ以
下、最も好ましくは４μｍ程度とする。ｎ型層の総膜厚
を、２μｍ以上とするのはｎ型層のバンドギャップエネ
ルギーより大きいエネルギーを有する光をｎ型層におい
て効果的に吸収するためであり、これにより後述する非
吸収領域１における量子効率を低くすることができる
（図２の説明参照）。また、ｎ型層の総膜厚を、１０μ
ｍ以下とするのは１０μｍ以上にすると受光素子にそり
が発生しやすくなるからであり、これにより、後述する
吸収波長域における量子効率の劣化を抑えることができ
る。
型層はｎ電極を形成する層であるので、ｎ電極と良好な
オーミック接触を得るために、第２のｎ型層のＳｉドー
プ量は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲に
設定することが好ましく、より好ましくは前記範囲にお
いて５×１０17／ｃｍ3以上とする。また、第２のｎ型
層にドープするｎ型不純物としては、Ｓｉの他にＧｅ、
Ｓｎ、Ｓｂ等を用いることもできる。また第１のｎ型層
と第２のｎ型層とからなるｎ型層の総膜厚としては２μ
ｍ以上１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上６μｍ以
下、最も好ましくは４μｍ程度とする。ｎ型層の総膜厚
を、２μｍ以上とするのはｎ型層のバンドギャップエネ
ルギーより大きいエネルギーを有する光をｎ型層におい
て効果的に吸収するためであり、これにより後述する非
吸収領域１における量子効率を低くすることができる
（図２の説明参照）。また、ｎ型層の総膜厚を、１０μ
ｍ以下とするのは１０μｍ以上にすると受光素子にそり
が発生しやすくなるからであり、これにより、後述する
吸収波長域における量子効率の劣化を抑えることができ
る。
【００２３】本発明において、受光層としてはその両側
に形成されるｎ型窒化ガリウム系化合物半導体及びｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体よりバンドギャップエネル
ギーの小さいｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層を用い
ることができる。本実施の形態１において、受光層はア
ンドープのＩｎXＧａ1-XＮから成りＩｎの混晶比Ｘは０
＜Ｘ＜１とし、ＧａＮからなるｎ型層よりもバンドギャ
ップエネルギーの小さい窒化物半導体とする。この受光
層はｉ型窒化ガリウム系化合物半導体と定義している
が、本発明では故意に不純物をドープしていない層をｉ
型窒化ガリウム系化合物半導体としている。受光層の膜
厚としては、良好な受光感度を得る（量子効率を高くす
る）ために、１５００オングストローム〜１００００オ
ングストローム、より好ましくは１５００オングストロ
ーム〜６０００オングストローム、更に好ましくは２０
００オングストローム〜３５００オングストローム、最
も好ましくは２５００オングストローム程度とする。
に形成されるｎ型窒化ガリウム系化合物半導体及びｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体よりバンドギャップエネル
ギーの小さいｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層を用い
ることができる。本実施の形態１において、受光層はア
ンドープのＩｎXＧａ1-XＮから成りＩｎの混晶比Ｘは０
＜Ｘ＜１とし、ＧａＮからなるｎ型層よりもバンドギャ
ップエネルギーの小さい窒化物半導体とする。この受光
層はｉ型窒化ガリウム系化合物半導体と定義している
が、本発明では故意に不純物をドープしていない層をｉ
型窒化ガリウム系化合物半導体としている。受光層の膜
厚としては、良好な受光感度を得る（量子効率を高くす
る）ために、１５００オングストローム〜１００００オ
ングストローム、より好ましくは１５００オングストロ
ーム〜６０００オングストローム、更に好ましくは２０
００オングストローム〜３５００オングストローム、最
も好ましくは２５００オングストローム程度とする。
【００２４】本発明において、ｐ型層は少なくとも受光
層よりバンドギャップエネルギーの大きいｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体であればよく、例えば、ｐ型不純物
をドープしたＡｌZＧａ1-ZＮ（０≦Ｚ＜１）で表される
窒化ガリウム系化合物半導体層で構成することができ
る。また、ｐ型層は１つの窒化ガリウム系化合物半導体
層で構成してもよいし、２以上の窒化ガリウム系化合物
半導体層で構成してもよい。また、ｐ型層を２以上の層
で構成する場合は、アンドープの層を含んでいてもよ
い。本実施の形態１において、ｐ型層は、好ましい１つ
の形態として、受光層に接する第１のｐ型層としてＭｇ
ドープのＡｌＧａＮを成長させ、さらに第１のｐ型層に
接してＭｇドープのＧａＮを成長させる（第２のｐ型
層）ことにより２層で構成している。このｐ型層（第１
のｐ型層及び第２のｐ型層）にドープするＭｇドープ量
は１×１０16／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲に設定
することが好ましい。また、ｐ電極を形成する第２のｐ
型層は、前記範囲においてさらに５×１０17／ｃｍ3以
上とすることで、ｐ側電極とより良好なオーミック特性
を得ることができる。またｐ型層の総膜厚としては５０
オングストローム以上１μｍ以下、さらに好ましくは１
００オングストローム以上５０００オングストローム以
下とする。本実施の形態１においては、さらにｐ型層に
おいて、受光層に接する層としてＡｌ混晶比が第１のｐ
型層より大きいアンドープのＡｌＧａＮを１００オング
ストローム以下の膜厚で成長させてもよい。この層はア
ンドープとして成長させるが、その上のｐ型層を成長さ
せる際、またｐ型化アニールをする際に隣接する層から
Ｍｇが拡散され、結果的にＭｇを含んだ層となる。この
層を成長させるとさらに特性のよい受光素子が得られ、
好ましい。
層よりバンドギャップエネルギーの大きいｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体であればよく、例えば、ｐ型不純物
をドープしたＡｌZＧａ1-ZＮ（０≦Ｚ＜１）で表される
窒化ガリウム系化合物半導体層で構成することができ
る。また、ｐ型層は１つの窒化ガリウム系化合物半導体
層で構成してもよいし、２以上の窒化ガリウム系化合物
半導体層で構成してもよい。また、ｐ型層を２以上の層
で構成する場合は、アンドープの層を含んでいてもよ
い。本実施の形態１において、ｐ型層は、好ましい１つ
の形態として、受光層に接する第１のｐ型層としてＭｇ
ドープのＡｌＧａＮを成長させ、さらに第１のｐ型層に
接してＭｇドープのＧａＮを成長させる（第２のｐ型
層）ことにより２層で構成している。このｐ型層（第１
のｐ型層及び第２のｐ型層）にドープするＭｇドープ量
は１×１０16／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲に設定
することが好ましい。また、ｐ電極を形成する第２のｐ
型層は、前記範囲においてさらに５×１０17／ｃｍ3以
上とすることで、ｐ側電極とより良好なオーミック特性
を得ることができる。またｐ型層の総膜厚としては５０
オングストローム以上１μｍ以下、さらに好ましくは１
００オングストローム以上５０００オングストローム以
下とする。本実施の形態１においては、さらにｐ型層に
おいて、受光層に接する層としてＡｌ混晶比が第１のｐ
型層より大きいアンドープのＡｌＧａＮを１００オング
ストローム以下の膜厚で成長させてもよい。この層はア
ンドープとして成長させるが、その上のｐ型層を成長さ
せる際、またｐ型化アニールをする際に隣接する層から
Ｍｇが拡散され、結果的にＭｇを含んだ層となる。この
層を成長させるとさらに特性のよい受光素子が得られ、
好ましい。
【００２５】本発明において、電極としては特に組成が
限定されるものではく、種々の電極材料を用いることが
できる。しかしながら、良好なオーミック特性を得るた
めに、ｎ側電極１０９にはＴｉ−Ａｌ、ｐ側電極１０８
にはＮｉ−Ａｕの合金を用いることが好ましく、これに
よりそれぞれ接する層との間で良好なオーミック特性が
得られる。本実施の形態１の受光素子では、以下のよう
にしてｎ及びｐ電極を形成している。すなわち、サファ
イア基板１０１上に、バッファ層１０２、第１のｎ型層
１０３、第２のｎ型層１０４、受光層１０５、第１のｐ
型層１０６及び第２のｐ型層１０７を順に積層した後、
エッチングにより第２のｎ型層１０４の一部を露出させ
てｎ電極１０９を形成するために領域を確保する。そし
て、ｎ電極１０９を露出させた第２のｎ型層１０４上に
形成し、ｐ電極１０８を第２のｐ型層１０７上に形成す
る。
限定されるものではく、種々の電極材料を用いることが
できる。しかしながら、良好なオーミック特性を得るた
めに、ｎ側電極１０９にはＴｉ−Ａｌ、ｐ側電極１０８
にはＮｉ−Ａｕの合金を用いることが好ましく、これに
よりそれぞれ接する層との間で良好なオーミック特性が
得られる。本実施の形態１の受光素子では、以下のよう
にしてｎ及びｐ電極を形成している。すなわち、サファ
イア基板１０１上に、バッファ層１０２、第１のｎ型層
１０３、第２のｎ型層１０４、受光層１０５、第１のｐ
型層１０６及び第２のｐ型層１０７を順に積層した後、
エッチングにより第２のｎ型層１０４の一部を露出させ
てｎ電極１０９を形成するために領域を確保する。そし
て、ｎ電極１０９を露出させた第２のｎ型層１０４上に
形成し、ｐ電極１０８を第２のｐ型層１０７上に形成す
る。
【００２６】以上のように構成された実施の形態１の受
光素子において、上述した窒化ガリウム系化合物半導体
を積層することにより、図２に示すようなスペクトルが
得られる。すなわち、本実施の形態１の受光素子では、
ｎ型層のバンドギャップエネルギーより大きいエネルギ
ーを有する光は、ｎ型層において吸収され受光層では吸
収されない。このｎ型層で吸収される波長領域が図２に
おける非吸収波長域１に相当する。また、受光層１０５
のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーを有
する光は、受光層１０５で吸収されることはない。この
受光層１０５に到達したにもかかわらず受光層１０５で
吸収されない光の波長領域が図２における非吸収波長域
２に相当する。これにより、ｎ型層よりバンドギャップ
エネルギーが小さく受光層１０５のバンドギャップエネ
ルギーより大きいエネルギーを有する光が受光層１０５
で選択的に吸収される（図２における吸収波長域に相
当）。
光素子において、上述した窒化ガリウム系化合物半導体
を積層することにより、図２に示すようなスペクトルが
得られる。すなわち、本実施の形態１の受光素子では、
ｎ型層のバンドギャップエネルギーより大きいエネルギ
ーを有する光は、ｎ型層において吸収され受光層では吸
収されない。このｎ型層で吸収される波長領域が図２に
おける非吸収波長域１に相当する。また、受光層１０５
のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーを有
する光は、受光層１０５で吸収されることはない。この
受光層１０５に到達したにもかかわらず受光層１０５で
吸収されない光の波長領域が図２における非吸収波長域
２に相当する。これにより、ｎ型層よりバンドギャップ
エネルギーが小さく受光層１０５のバンドギャップエネ
ルギーより大きいエネルギーを有する光が受光層１０５
で選択的に吸収される（図２における吸収波長域に相
当）。
【００２７】これにより、本実施の形態１の構成によれ
ば、所定の範囲の波長を有する光を選択的に吸収する受
光素子を提供することができる。本実施の形態１の受光
素子においては、例えば、図２に示すように、３６５ｎ
ｍ以上であってかつ４００ｎｍ以下の波長の光が選択的
に吸収される。また、本実施の形態１の受光素子では、
ｎ型層及び受光層の膜厚を所定の範囲に設定することに
より、２０ｎｍ以上の波長域において、６０パーセント
以上の高い量子効率を実現でき、かつ非吸収波長域１，
２において量子効率０．６％以下とできる。このよう
に、実施の形態１の受光素子によれば、極めて高い選択
性を有する（選択比１００（６０％／０．６％）倍以
上）の受光素子１００が得られる。これにより所定の範
囲において、雰囲気等の外部条件に影響されることのな
い、ノイズの少ない信頼性の高い受光素子が得られる。
尚、本発明において、量子効率とは外部量子効率、すな
わち、１ワットの光が入射したときに受光素子から発生
する光電流の出力（ワット）の割合を示しており、言い
かえれば光電流に寄与するキャリア数を入射光子数で除
したものである。また、本発明において、量子効率の測
定は、受光素子の両電極間を直流電流計に接続し、サフ
ァイア基板側から基板に垂直に１５０ｍＷのキセノンラ
ンプの白色光をモノクロメーターで単色化して照射する
ことにより受光素子の相対感度を測定することにより算
出した。
ば、所定の範囲の波長を有する光を選択的に吸収する受
光素子を提供することができる。本実施の形態１の受光
素子においては、例えば、図２に示すように、３６５ｎ
ｍ以上であってかつ４００ｎｍ以下の波長の光が選択的
に吸収される。また、本実施の形態１の受光素子では、
ｎ型層及び受光層の膜厚を所定の範囲に設定することに
より、２０ｎｍ以上の波長域において、６０パーセント
以上の高い量子効率を実現でき、かつ非吸収波長域１，
２において量子効率０．６％以下とできる。このよう
に、実施の形態１の受光素子によれば、極めて高い選択
性を有する（選択比１００（６０％／０．６％）倍以
上）の受光素子１００が得られる。これにより所定の範
囲において、雰囲気等の外部条件に影響されることのな
い、ノイズの少ない信頼性の高い受光素子が得られる。
尚、本発明において、量子効率とは外部量子効率、すな
わち、１ワットの光が入射したときに受光素子から発生
する光電流の出力（ワット）の割合を示しており、言い
かえれば光電流に寄与するキャリア数を入射光子数で除
したものである。また、本発明において、量子効率の測
定は、受光素子の両電極間を直流電流計に接続し、サフ
ァイア基板側から基板に垂直に１５０ｍＷのキセノンラ
ンプの白色光をモノクロメーターで単色化して照射する
ことにより受光素子の相対感度を測定することにより算
出した。
【００２８】また、本発明に係る実施の形態１では、上
述したように所定の量子効率以上の光吸収率を有する選
択吸収範囲を有しているが、受光層としてＩｎＧａＮを
用いているので、そのＩｎの混晶比を変化させることに
より選択吸収範囲の吸収波長の上限を変化させることが
できる。すなわち、本実施の形態１においては、受光層
であるｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層のＩｎの混晶
比を、変化させることにより、優れた光吸収を有する吸
収波長域の長波長側の上限を任意に設定（但し、６３５
ｎｍ以下）することができる。また、実施の形態１で
は、ｎ型層としてＧａＮを用いているので、吸収波長域
の短波長側の下限は、ＧａＮのバンドギャップエネルギ
ーに対応する光の波長である３６５ｎｍとなる。以上の
ことから実施の形態１の受光素子では、３６５ｎｍ〜６
３５ｎｍの範囲に吸収波長域を設定することができる。
述したように所定の量子効率以上の光吸収率を有する選
択吸収範囲を有しているが、受光層としてＩｎＧａＮを
用いているので、そのＩｎの混晶比を変化させることに
より選択吸収範囲の吸収波長の上限を変化させることが
できる。すなわち、本実施の形態１においては、受光層
であるｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層のＩｎの混晶
比を、変化させることにより、優れた光吸収を有する吸
収波長域の長波長側の上限を任意に設定（但し、６３５
ｎｍ以下）することができる。また、実施の形態１で
は、ｎ型層としてＧａＮを用いているので、吸収波長域
の短波長側の下限は、ＧａＮのバンドギャップエネルギ
ーに対応する光の波長である３６５ｎｍとなる。以上の
ことから実施の形態１の受光素子では、３６５ｎｍ〜６
３５ｎｍの範囲に吸収波長域を設定することができる。
【００２９】また、実施の形態１では、第１のｎ型層及
び第２のｎ型層をそれぞれＧａＮにより構成したが、本
発明はこれに限られるものではなく、第１のｎ型層及び
第２のｎ型層をそれぞれＡｌＧａＮにより構成してもよ
い。このように、第１のｎ型層及び第２のｎ型層をそれ
ぞれＡｌＧａＮにより構成するとＧａＮで構成したばあ
いに比較してバンドギャップエネルギーを大きくするこ
とができかつ、そのＡｌの混晶比を変化させることによ
りそのバンドギャップエネルギーを変化させることがで
きるので、吸収波長域の短波長側の下限を変化させるこ
とができる。
び第２のｎ型層をそれぞれＧａＮにより構成したが、本
発明はこれに限られるものではなく、第１のｎ型層及び
第２のｎ型層をそれぞれＡｌＧａＮにより構成してもよ
い。このように、第１のｎ型層及び第２のｎ型層をそれ
ぞれＡｌＧａＮにより構成するとＧａＮで構成したばあ
いに比較してバンドギャップエネルギーを大きくするこ
とができかつ、そのＡｌの混晶比を変化させることによ
りそのバンドギャップエネルギーを変化させることがで
きるので、吸収波長域の短波長側の下限を変化させるこ
とができる。
【００３０】（実施の形態２）本発明に係る実施の形態
２の受光素子は、２００ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲に吸収
波長域を設定することができる受光素子であって、サフ
ァイア基板上にＡｌＧａＮよりなるバッファ層とＳｉド
ープＡｌＧａＮからなるｎ型層と、アンドープＧａＮか
らなる受光層と、ＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型層
とを順に積層した層構造を有する。
２の受光素子は、２００ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲に吸収
波長域を設定することができる受光素子であって、サフ
ァイア基板上にＡｌＧａＮよりなるバッファ層とＳｉド
ープＡｌＧａＮからなるｎ型層と、アンドープＧａＮか
らなる受光層と、ＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型層
とを順に積層した層構造を有する。
【００３１】本発明の実施の形態２において、ｎ型層は
ＳｉドープのＡｌＧａＮからなる１つの層で構成され、
このｎ型層にｎ電極が直接形成される。従って、ｎ型層
には、良好なオーミック接触を得るために１×１０17／
ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲でｎ型不純物がドープ
されることが好ましく、より好ましくは前記範囲におい
て５×１０17／ｃｍ3以上とする。また、ｎ型不純物と
しては、本実施の形態２では例えばＳｉを用いることが
できるが、その他にＧｅ、Ｓｎ、Ｓｂ等を用いてもよ
い。さらに、実施の形態２のｎ型層の膜厚は、１μｍ以
上３μｍ以下、好ましくは２μｍ程度とする。このｎ型
層の膜厚を１μｍ以上とするのはｎ型層のバンドギャッ
プエネルギーより大きいエネルギーを有する光をｎ型層
において効果的に吸収するためであり、これにより後述
する非吸収領域１における量子効率を低くすることがで
きる（図２の説明参照）。また、ｎ型層の総膜厚を、３
μｍ以下とするのは、ｎ型層の結晶性の劣化を抑えるた
めであり、これにより、後述する吸収波長域における量
子効率の劣化を抑えることができる。尚、実施の形態１
と実施の形態２とで、ｎ型層の好ましい膜厚の範囲が異
なるのは、実施の形態２でｎ型層として用いたＡｌＧａ
Ｎ層は、実施の形態１のＧａＮ層に比べて結晶性がよく
ないためである。
ＳｉドープのＡｌＧａＮからなる１つの層で構成され、
このｎ型層にｎ電極が直接形成される。従って、ｎ型層
には、良好なオーミック接触を得るために１×１０17／
ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲でｎ型不純物がドープ
されることが好ましく、より好ましくは前記範囲におい
て５×１０17／ｃｍ3以上とする。また、ｎ型不純物と
しては、本実施の形態２では例えばＳｉを用いることが
できるが、その他にＧｅ、Ｓｎ、Ｓｂ等を用いてもよ
い。さらに、実施の形態２のｎ型層の膜厚は、１μｍ以
上３μｍ以下、好ましくは２μｍ程度とする。このｎ型
層の膜厚を１μｍ以上とするのはｎ型層のバンドギャッ
プエネルギーより大きいエネルギーを有する光をｎ型層
において効果的に吸収するためであり、これにより後述
する非吸収領域１における量子効率を低くすることがで
きる（図２の説明参照）。また、ｎ型層の総膜厚を、３
μｍ以下とするのは、ｎ型層の結晶性の劣化を抑えるた
めであり、これにより、後述する吸収波長域における量
子効率の劣化を抑えることができる。尚、実施の形態１
と実施の形態２とで、ｎ型層の好ましい膜厚の範囲が異
なるのは、実施の形態２でｎ型層として用いたＡｌＧａ
Ｎ層は、実施の形態１のＧａＮ層に比べて結晶性がよく
ないためである。
【００３２】本実施の形態２において、受光層であるｉ
型窒化ガリウム系化合物半導体は、ＡｌＧａＮからなる
ｎ型層よりバンドギャップエネルギーの小さいＧａＮを
アンドープで成長させることにより形成する。このアン
ドープＧａＮからなる受光層の膜厚は、受光感度を高く
するために、好ましくは１５００オングストローム〜１
００００オングストローム、より好ましくは１５００オ
ングストローム〜６０００オングストローム、更に好ま
しくは２０００オングストローム〜３５００オングスト
ローム、最も好ましくは２５００オングストローム程度
とする。
型窒化ガリウム系化合物半導体は、ＡｌＧａＮからなる
ｎ型層よりバンドギャップエネルギーの小さいＧａＮを
アンドープで成長させることにより形成する。このアン
ドープＧａＮからなる受光層の膜厚は、受光感度を高く
するために、好ましくは１５００オングストローム〜１
００００オングストローム、より好ましくは１５００オ
ングストローム〜６０００オングストローム、更に好ま
しくは２０００オングストローム〜３５００オングスト
ローム、最も好ましくは２５００オングストローム程度
とする。
【００３３】本発明の実施の形態２において、ｐ型層は
ｐ型不純物をドープしたＡｌZＧａ1 -ZＮ（０≦Ｚ＜１）
からなり、好ましくは受光層に接して形成し、好ましく
はｐ型不純物としてＭｇドープしながら成長させる。ｐ
型層にドープするＭｇドープ量は、ｐ側電極と良好なオ
ーミック特性を得ることができるように好ましくは１×
１０16／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲とし、さらに
好ましくは５×１０17／ｃｍ3以上とする。またｐ型層
の総膜厚としては５０オングストローム以上１μｍ以
下、さらに好ましくは１００オングストローム以上５０
００オングストローム以下とする。また本発明では、受
光層に接する層としてアンドープのＡｌＧａＮを１００
オングストローム以下の膜厚で成長させてその上に上述
のｐ型層を形成するようにしてもよい。このアンドープ
のＡｌＧａＮ層は成長時はアンドープであるが、その上
のｐ型層を成長させる際、またｐ型化アニールをする際
に隣接するＭｇがドープされた層からＭｇが拡散される
ので結果的にＭｇを含んだ層となる。このアンドープの
ＡｌＧａＮ層を成長させることによりさらに特性のよい
受光素子が得られ、好ましい。
ｐ型不純物をドープしたＡｌZＧａ1 -ZＮ（０≦Ｚ＜１）
からなり、好ましくは受光層に接して形成し、好ましく
はｐ型不純物としてＭｇドープしながら成長させる。ｐ
型層にドープするＭｇドープ量は、ｐ側電極と良好なオ
ーミック特性を得ることができるように好ましくは１×
１０16／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の範囲とし、さらに
好ましくは５×１０17／ｃｍ3以上とする。またｐ型層
の総膜厚としては５０オングストローム以上１μｍ以
下、さらに好ましくは１００オングストローム以上５０
００オングストローム以下とする。また本発明では、受
光層に接する層としてアンドープのＡｌＧａＮを１００
オングストローム以下の膜厚で成長させてその上に上述
のｐ型層を形成するようにしてもよい。このアンドープ
のＡｌＧａＮ層は成長時はアンドープであるが、その上
のｐ型層を成長させる際、またｐ型化アニールをする際
に隣接するＭｇがドープされた層からＭｇが拡散される
ので結果的にＭｇを含んだ層となる。このアンドープの
ＡｌＧａＮ層を成長させることによりさらに特性のよい
受光素子が得られ、好ましい。
【００３４】本発明の実施の形態２において、基板、バ
ッファ層および電極は実施の形態１と同様に構成され
る。
ッファ層および電極は実施の形態１と同様に構成され
る。
【００３５】以上のように構成された実施の形態２の受
光素子は、２００ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲において吸収
波長域を設定することができ、その吸収波長域において
実施の形態１と同様、高い受光感度が得られる。本実施
の形態２の受光素子においても、実施の形態１と同様、
２０ｎｍ以上の波長の範囲において量子効率が６０パー
セント以上の高い選択受光特性が得られる。また、実施
の形態２の受光素子においても、選択波長領域の量子効
率を比選択波長領域の量子効率の１００倍以上とでき
る。これは実施の形態２の受光素子により、雰囲気等の
外部条件の影響されず、ノイズの少ない信頼性の高い受
光素子であることを意味する。
光素子は、２００ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲において吸収
波長域を設定することができ、その吸収波長域において
実施の形態１と同様、高い受光感度が得られる。本実施
の形態２の受光素子においても、実施の形態１と同様、
２０ｎｍ以上の波長の範囲において量子効率が６０パー
セント以上の高い選択受光特性が得られる。また、実施
の形態２の受光素子においても、選択波長領域の量子効
率を比選択波長領域の量子効率の１００倍以上とでき
る。これは実施の形態２の受光素子により、雰囲気等の
外部条件の影響されず、ノイズの少ない信頼性の高い受
光素子であることを意味する。
【００３６】以上、実施の形態２について説明したが、
本発明はこれに限られるものではない。本発明では、例
えば、受光層をアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）単一の層とし、ｎ型層をＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜
１）として構成してもよい。このようにすることによ
り、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて、所定の範囲で選
択的に優れた光吸収を有する受光素子を提供することが
できる。
本発明はこれに限られるものではない。本発明では、例
えば、受光層をアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）単一の層とし、ｎ型層をＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜
１）として構成してもよい。このようにすることによ
り、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて、所定の範囲で選
択的に優れた光吸収を有する受光素子を提供することが
できる。
【００３７】以上、実施の形態１，２では、ｎ型層とし
てＧａＮ又はＡｌＧａＮを用いて構成した例を示した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、受
光層としてＩｎＧａＮを用い、ｎ型層として受光層より
Ｉｎの含有量の少ないＩｎＧａＮを用いて構成してもよ
い。このように構成すると、吸収波長域の短波長側の下
限を３６５ｎｍ以上に設定することができる。
てＧａＮ又はＡｌＧａＮを用いて構成した例を示した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、受
光層としてＩｎＧａＮを用い、ｎ型層として受光層より
Ｉｎの含有量の少ないＩｎＧａＮを用いて構成してもよ
い。このように構成すると、吸収波長域の短波長側の下
限を３６５ｎｍ以上に設定することができる。
【００３８】従って、本発明において、ｎ型層及び受光
層であるｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層を、少なく
とも受光層のバンドギャップエネルギーがｎ型層及びｐ
型層のバンドギャップエネルギーより小さくなるように
種々の窒化ガリウム系化合物半導体の中から選択するこ
とにより、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて、優れた光
吸収を有する連続した吸収波長域の中心波長及び波長域
幅を任意に設定することができる。
層であるｉ型窒化ガリウム系化合物半導体層を、少なく
とも受光層のバンドギャップエネルギーがｎ型層及びｐ
型層のバンドギャップエネルギーより小さくなるように
種々の窒化ガリウム系化合物半導体の中から選択するこ
とにより、２００ｎｍ〜６３５ｎｍにおいて、優れた光
吸収を有する連続した吸収波長域の中心波長及び波長域
幅を任意に設定することができる。
【００３９】さらに、本発明に係る窒化ガリウム系化合
物半導体受光素子を、図３及び図４に示すように複数個
配列させることにより受光アレイ３００を構成すること
ができる。このように構成された受光アレイは、２次元
受光素子（イメージセンサ）として種々の応用機器に用
いることができる。
物半導体受光素子を、図３及び図４に示すように複数個
配列させることにより受光アレイ３００を構成すること
ができる。このように構成された受光アレイは、２次元
受光素子（イメージセンサ）として種々の応用機器に用
いることができる。
【００４０】また本発明において、窒化ガリウム系化合
物半導体受光素子を作成後、サファイアなどの基板の電
極の電極形成面とは反対の面に反射防止膜としてＳｉＯ
2膜などを形成することでより量子効率の良い窒化ガリ
ウム系化合物半導体受光素子を得ることができる。
物半導体受光素子を作成後、サファイアなどの基板の電
極の電極形成面とは反対の面に反射防止膜としてＳｉＯ
2膜などを形成することでより量子効率の良い窒化ガリ
ウム系化合物半導体受光素子を得ることができる。
【００４１】
【実施例】［実施例１］サファイア基板上にＭＯＶＰＥ
法により約５００〜６００℃でＧａＮよりなるバッファ
層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、次にバ
ッファ層の上に、１０００℃でアンドープのｎ型ＧａＮ
層を１．５μｍの膜厚で成長させ、さらにアンドープの
ＧａＮ層の上に、同様の温度でＳｉドープのｎ型ＧａＮ
層を２．５μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉドープの
ｎ型ＧａＮ層の上に、８００℃でアンドープでｉ型Ｉｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層を２５００オングストロームの膜厚で成
長させる。次にｉ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ層の上に、１００
０℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を２００オングス
トロームの膜厚で成長させ、さらにｐ型ＡｌＧａＮ層の
上に、同様の温度でＭｇドープのｐ型ＧａＮ層を１５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。成長後、窒化
ガリウム系化合物半導体を積層した基板を７００℃でア
ニーリング（ｐ型化アニール）後、ｐ型ＧａＮ層の表面
の一部をＳｉドープのｎ型ＧａＮ層までエッチングして
ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａ
ｕの合金よりなるｐ側電極を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ
−Ａｌの合金よりなるｎ側電極を形成し、これを１ｍｍ
角の素子としてチップ化する。
法により約５００〜６００℃でＧａＮよりなるバッファ
層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、次にバ
ッファ層の上に、１０００℃でアンドープのｎ型ＧａＮ
層を１．５μｍの膜厚で成長させ、さらにアンドープの
ＧａＮ層の上に、同様の温度でＳｉドープのｎ型ＧａＮ
層を２．５μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉドープの
ｎ型ＧａＮ層の上に、８００℃でアンドープでｉ型Ｉｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層を２５００オングストロームの膜厚で成
長させる。次にｉ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ層の上に、１００
０℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を２００オングス
トロームの膜厚で成長させ、さらにｐ型ＡｌＧａＮ層の
上に、同様の温度でＭｇドープのｐ型ＧａＮ層を１５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。成長後、窒化
ガリウム系化合物半導体を積層した基板を７００℃でア
ニーリング（ｐ型化アニール）後、ｐ型ＧａＮ層の表面
の一部をＳｉドープのｎ型ＧａＮ層までエッチングして
ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａ
ｕの合金よりなるｐ側電極を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ
−Ａｌの合金よりなるｎ側電極を形成し、これを１ｍｍ
角の素子としてチップ化する。
【００４２】以上のようにして得られた受光素子の両電
極間を直流電流計に接続し、サファイア基板側から基板
に垂直にキセノンランプの白色光をモノクロメーターで
単色化して照射することにより実施の形態１と同様にし
て、受光素子の相対感度を測定した。図２は照射波長と
相対分光感度の関係を示すグラブであり、この受光素子
は３６０ｎｍ〜４２０ｎｍで受光ピークを示し、特に３
７０ｎｍ〜３９０ｎｍの波長範囲では強い受光ピークを
示し、その量子効率は６０パーセント以上であった。さ
らにこの受光素子は３６０ｎｍ〜４２０ｎｍで受光ピー
ク以外の波長での感度はほとんどなく、６０パーセント
以上の量子効率を示した３７０ｎｍ〜３９０ｎｍでの量
子効率の１／１００以下であり、ノイズをほとんど検出
しない、高感度で信頼性の高い窒化ガリウム系化合物半
導体受光素子を得ることが出来た。
極間を直流電流計に接続し、サファイア基板側から基板
に垂直にキセノンランプの白色光をモノクロメーターで
単色化して照射することにより実施の形態１と同様にし
て、受光素子の相対感度を測定した。図２は照射波長と
相対分光感度の関係を示すグラブであり、この受光素子
は３６０ｎｍ〜４２０ｎｍで受光ピークを示し、特に３
７０ｎｍ〜３９０ｎｍの波長範囲では強い受光ピークを
示し、その量子効率は６０パーセント以上であった。さ
らにこの受光素子は３６０ｎｍ〜４２０ｎｍで受光ピー
ク以外の波長での感度はほとんどなく、６０パーセント
以上の量子効率を示した３７０ｎｍ〜３９０ｎｍでの量
子効率の１／１００以下であり、ノイズをほとんど検出
しない、高感度で信頼性の高い窒化ガリウム系化合物半
導体受光素子を得ることが出来た。
【００４３】［実施例２］サファイア基板上にＭＯＶＰ
Ｅ法により約５００〜６００℃でＡｌＧａＮよりなるバ
ッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、
次にバッファ層の上に、１０００℃でＳｉドープのｎ型
ＡｌＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉド
ープのｎ型ＡｌＧａＮ層の上に、同様の温度で、アンド
ープのｉ型ＧａＮ層を２５００オングストロームの膜厚
で成長させる。次にアンドープｉ型ＧａＮ層の上に、１
０００℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を１５００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。成長後、窒化ガリ
ウム系化合物半導体を積層した基板を７００℃でアニー
リング（ｐ型化アニール）後、ｐ型ＡｌＧａＮ層の表面
の一部をＳｉドープのｎ型ＡｌＧａＮ層までエッチング
してｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＡｌＧａＮ層の上に
Ｎｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極を、ｎ型ＧａＮ層の
上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側電極を形成し、これ
を１ｍｍ角の素子としてチップ化する。
Ｅ法により約５００〜６００℃でＡｌＧａＮよりなるバ
ッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、
次にバッファ層の上に、１０００℃でＳｉドープのｎ型
ＡｌＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉド
ープのｎ型ＡｌＧａＮ層の上に、同様の温度で、アンド
ープのｉ型ＧａＮ層を２５００オングストロームの膜厚
で成長させる。次にアンドープｉ型ＧａＮ層の上に、１
０００℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を１５００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。成長後、窒化ガリ
ウム系化合物半導体を積層した基板を７００℃でアニー
リング（ｐ型化アニール）後、ｐ型ＡｌＧａＮ層の表面
の一部をＳｉドープのｎ型ＡｌＧａＮ層までエッチング
してｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＡｌＧａＮ層の上に
Ｎｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極を、ｎ型ＧａＮ層の
上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側電極を形成し、これ
を１ｍｍ角の素子としてチップ化する。
【００４４】この受光素子は３１０ｎｍ〜３６０ｎｍで
受光ピークを示し、特に３２０ｎｍ〜３４０ｎｍの波長
範囲では強い受光ピークを示し、その量子効率は６０パ
ーセント以上であった。さらにこの受光素子は３１０ｎ
ｍ〜３６０ｎｍで受光ピーク以外の波長での感度はほと
んどなく、６０パーセント以上の量子効率を示した３２
０ｎｍ〜３４０ｎｍでの量子効率の１／１００以下であ
り、ノイズをほとんど検出しない、高感度で信頼性の高
い窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を得ることがで
きた。
受光ピークを示し、特に３２０ｎｍ〜３４０ｎｍの波長
範囲では強い受光ピークを示し、その量子効率は６０パ
ーセント以上であった。さらにこの受光素子は３１０ｎ
ｍ〜３６０ｎｍで受光ピーク以外の波長での感度はほと
んどなく、６０パーセント以上の量子効率を示した３２
０ｎｍ〜３４０ｎｍでの量子効率の１／１００以下であ
り、ノイズをほとんど検出しない、高感度で信頼性の高
い窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を得ることがで
きた。
【００４５】［実施例３］サファイア基板上に公知の方
法によって、ＧａＮを３μｍの膜厚でエピタキシャル成
長させる。次にエピタキシャル成長したＧａＮ層の上に
Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させ
る。次にｎ型ＧａＮ層の上にアンドープのｉ型ＩｎＧａ
Ｎ層を２５００オングストロームの膜厚で成長させる。
次にｉ型ＩｎＧａＮ層の上に、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧ
ａＮ層を２００オングストロームとＭｇドープのｐ型Ｇ
ａＮ層を１５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。
法によって、ＧａＮを３μｍの膜厚でエピタキシャル成
長させる。次にエピタキシャル成長したＧａＮ層の上に
Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させ
る。次にｎ型ＧａＮ層の上にアンドープのｉ型ＩｎＧａ
Ｎ層を２５００オングストロームの膜厚で成長させる。
次にｉ型ＩｎＧａＮ層の上に、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧ
ａＮ層を２００オングストロームとＭｇドープのｐ型Ｇ
ａＮ層を１５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。
【００４６】成長後、窒化ガリウム系化合物半導体を積
層した基板を７００℃でアニーリング（ｐ型化アニー
ル）後、ｐ型ＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型
ＧａＮ層までエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、
ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極
を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側
電極を形成し、これを１ｍｍ角の素子としてチップ化し
たところ、実施例１と同様の特性を有する受光素子を得
ることができた。
層した基板を７００℃でアニーリング（ｐ型化アニー
ル）後、ｐ型ＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型
ＧａＮ層までエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、
ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極
を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側
電極を形成し、これを１ｍｍ角の素子としてチップ化し
たところ、実施例１と同様の特性を有する受光素子を得
ることができた。
【００４７】［実施例４］サファイア基板上にＭＯＶＰ
Ｅ法により約５００〜６００℃でＡｌＧａＮよりなるバ
ッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、
次にバッファ層の上に、１０００℃でＳｉドープのｎ型
ＡｌＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉド
ープのｎ型ＡｌＧａＮ層の上に、同様の温度で、アンド
ープのｉ型ＩｎＧａＮ層を２５００オングストロームの
膜厚で成長させる。次にアンドープｉ型ＩｎＧａＮ層の
上に、１０００℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を２
００オングストロームの膜厚で成長させ、さらにｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の上に、同様の温度でＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎ層を１５００オングストロームの膜厚で成長させる。
成長後、窒化ガリウム系化合物半導体を積層した基板を
７００℃でアニーリング（ｐ型化アニール）後、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型ＡｌＧａＮ
層までエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極
を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側
電極を形成し、これを１ｍｍ角の素子としてチップ化す
る。
Ｅ法により約５００〜６００℃でＡｌＧａＮよりなるバ
ッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させ、
次にバッファ層の上に、１０００℃でＳｉドープのｎ型
ＡｌＧａＮ層を２μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉド
ープのｎ型ＡｌＧａＮ層の上に、同様の温度で、アンド
ープのｉ型ＩｎＧａＮ層を２５００オングストロームの
膜厚で成長させる。次にアンドープｉ型ＩｎＧａＮ層の
上に、１０００℃でＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層を２
００オングストロームの膜厚で成長させ、さらにｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の上に、同様の温度でＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎ層を１５００オングストロームの膜厚で成長させる。
成長後、窒化ガリウム系化合物半導体を積層した基板を
７００℃でアニーリング（ｐ型化アニール）後、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型ＡｌＧａＮ
層までエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりなるｐ側電極
を、ｎ型ＧａＮ層の上にＴｉ−Ａｌの合金よりなるｎ側
電極を形成し、これを１ｍｍ角の素子としてチップ化す
る。
【００４８】この受光素子は３１０ｎｍ〜４２０ｎｍで
受光ピークを示し、特に３２０ｎｍ〜３９０ｎｍの波長
範囲では強い受光ピークを示し、その量子効率は６０パ
ーセント以上であった。さらにこの受光素子は３１０ｎ
ｍ〜４２０ｎｍで受光ピーク以外の波長での感度はほと
んどなく、６０パーセント以上の量子効率を示した３２
０ｎｍ〜３９０ｎｍでの量子効率の１／１００以下であ
り、ノイズをほとんど検出しない、高感度で信頼性の高
い窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を得ることがで
きた。
受光ピークを示し、特に３２０ｎｍ〜３９０ｎｍの波長
範囲では強い受光ピークを示し、その量子効率は６０パ
ーセント以上であった。さらにこの受光素子は３１０ｎ
ｍ〜４２０ｎｍで受光ピーク以外の波長での感度はほと
んどなく、６０パーセント以上の量子効率を示した３２
０ｎｍ〜３９０ｎｍでの量子効率の１／１００以下であ
り、ノイズをほとんど検出しない、高感度で信頼性の高
い窒化ガリウム系化合物半導体受光素子を得ることがで
きた。
【００４９】［実施例５］サファイア基板上にｐ型層ま
で窒化ガリウム系化合物半導体を積層し、ｐ型化アニー
ルをするまでは実施例１と同様にして作製し、次に図３
のようにｐ型ＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型
ＧａＮ層までドット状にエッチングしてｎ型ＧａＮ層を
露出させ、ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりな
るｐ側電極を形成し、Ｔｉ−Ａｕの合金よりなるｎ側電
極を、残ったｐ型ＧａＮ層を１００×１００個を囲むよ
うに周囲に形成し、さらにｎ側電極の外周部で基板を切
断し、８ｍｍ角の窒化ガリウム系化合物半導体からなる
受光アレイを作製したところ、実施例１と同様の特性を
有するフェイスダウンの受光アレイができ、種々の測定
機器に設置することができた。
で窒化ガリウム系化合物半導体を積層し、ｐ型化アニー
ルをするまでは実施例１と同様にして作製し、次に図３
のようにｐ型ＧａＮ層の表面の一部をＳｉドープのｎ型
ＧａＮ層までドット状にエッチングしてｎ型ＧａＮ層を
露出させ、ｐ型ＧａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金よりな
るｐ側電極を形成し、Ｔｉ−Ａｕの合金よりなるｎ側電
極を、残ったｐ型ＧａＮ層を１００×１００個を囲むよ
うに周囲に形成し、さらにｎ側電極の外周部で基板を切
断し、８ｍｍ角の窒化ガリウム系化合物半導体からなる
受光アレイを作製したところ、実施例１と同様の特性を
有するフェイスダウンの受光アレイができ、種々の測定
機器に設置することができた。
【００５０】
【発明の効果】以上のような素子構造の窒化ガリウム系
化合物半導体受光素子を作製することで、紫外光等の短
波長側の特定の波長領域に限定した、高感度の信頼性の
高い受光素子、また受光アレイを実現することができ
た。
化合物半導体受光素子を作製することで、紫外光等の短
波長側の特定の波長領域に限定した、高感度の信頼性の
高い受光素子、また受光アレイを実現することができ
た。
【図１】本発明の一実施例の受光素子の構造を示す模式
断面図。
断面図。
【図２】本発明の一実施例の受光素子に照射する波長と
量子効率との関係を示す図。
量子効率との関係を示す図。
【図３】本発明の一実施例の受光素子が配列された受光
アレイの構造を示す模式断面図。
アレイの構造を示す模式断面図。
【図４】本発明の一実施例の受光素子が配列された受光
アレイを電極側から見た図。
アレイを電極側から見た図。
１００…窒化ガリウム系化合物半導体受光素子、 １０１、３０１…基板、 １０２…バッファ層、 １０３…第１のｎ型層、 １０４、３０５…第２のｎ型層、 １０５…受光層、 １０６…第１のｐ型層、 １０７、３０６…第２のｐ型層、 １０８、３０３…ｐ側電極、 １０９、３０４…ｎ側電極、 ３００…窒化ガリウム系化合物半導体からなる受光アレ
イ、 ３０２…窒化ガリウム系化合物半導体。
イ、 ３０２…窒化ガリウム系化合物半導体。
Claims (11)
- 【請求項１】 それぞれ窒化ガリウム系化合物半導体か
らなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構造を
有し、 前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）からなり、 前記ｎ型層はＧａＮからなることを特徴とするＰＩＮ型
の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記ｎ型層はアンドープの第１のＧａＮ
層と、該第１のＧａＮ層と前記受光層との間に形成され
たｎ型不純物がドープされた第２のＧａＮ層とからなる
請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項３】 それぞれ窒化ガリウム系化合物半導体か
らなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構造を
有し、 前記受光層はアンドープのＧａＮからなり、 前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜１）からなるこ
とを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。 - 【請求項４】 それぞれ窒化ガリウム系化合物半導体か
らなるｎ型層とｐ型層との間に、ｉ型窒化ガリウム系化
合物半導体からなる受光層を備えたダブルへテロ構造を
有し、 前記受光層はアンドープのＩｎXＧａ1-XＮ（０＜Ｘ＜
１）からなり、 前記ｎ型層はＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜１）からなるこ
とを特徴とするＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。 - 【請求項５】 前記ｐ型層は少なくともｐ型ＡｌZＧａ
1-ZＮ（０≦Ｚ＜１）層を有することを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項６】 前記窒化ガリウム系化合物半導体受光素
子は、量子効率が６０％以上の吸収波長域と該吸収波長
域の両側に位置する非吸収波長域を有し、前記吸収波長
域が２０ｎｍ以上に設定された請求項１乃至５のうちの
いずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物
半導体受光素子。 - 【請求項７】 前記窒化ガリウム系化合物半導体受光素
子は、吸収波長域と該吸収波長域の両側に位置する非吸
収波長域を有し、前記吸収波長域は前記非吸収波長域の
１００倍以上の量子効率を有しかつ前記吸収波長域は２
０ｎｍ以上の範囲である請求項１乃至６のうちのいずれ
かに１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導
体受光素子。 - 【請求項８】 前記吸収波長域は、３６０ｎｍから４２
０ｎｍの波長範囲において設定されている請求項１乃至
７のうちのいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項９】 前記受光層の膜厚は、１５００オングス
トローム以上、１００００オングストローム以下である
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれかに記
載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項１０】 前記ｎ型層の膜厚は１μｍ以上、１０
μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のうち
のいずれか１つに記載のＰＩＮ型の窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子。 - 【請求項１１】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
か１つに記載の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子が
１つの基板上に複数配列されたことを特徴とする受光ア
レイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000288256A JP2002083996A (ja) | 2000-06-22 | 2000-09-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子及びそれを用いた受光アレイ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000187072 | 2000-06-22 | ||
| JP2000-187072 | 2000-06-22 | ||
| JP2000288256A JP2002083996A (ja) | 2000-06-22 | 2000-09-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子及びそれを用いた受光アレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002083996A true JP2002083996A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=26594422
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000288256A Pending JP2002083996A (ja) | 2000-06-22 | 2000-09-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子及びそれを用いた受光アレイ |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002083996A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007531290A (ja) * | 2004-03-31 | 2007-11-01 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射検出器 |
| JP2010087482A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-04-15 | Murata Mfg Co Ltd | 紫外線センサおよびその製造方法 |
| WO2010095681A1 (ja) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 光吸収材料及びそれを用いた光電変換素子 |
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