JP2003046112A

JP2003046112A - 紫外光／可視光分離型受光素子

Info

Publication number: JP2003046112A
Application number: JP2001226516A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yagi; 茂八木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外光と可視光とを同一の場所で同時に測定
することができる紫外光／可視光分離型受光素子を提供
すること、および、小型化、低コスト化が可能な紫外光
／可視光分離型受光素子を提供すること。【解決手段】可視光透過型の紫外線受光素子２０と、
可視光受光素子２７と、を重ねて一体化してなることを
特徴とする紫外光／可視光分離型受光素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線（紫外光）
の強度と可視光の強度とを同時に分離測定することがで
きる紫外光／可視光分離型受光素子に関するものであ
る。なお、本発明において「分離」とは、光自体を光学
的に分離して別々の場所に取り出すのではなく、１の光
から、同一の箇所で各光の成分（紫外光および可視光）
毎の強度の測定データを分離して、データとして別々に
取り出すことを意味する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紫外線センサー（紫外線受光素
子）は、紫外線から可視光に感度のあるＳｉ、ＧａＰあ
るいはＧａＡｓＰなどのフォトダイオードに、紫外光の
みを透過する干渉フィルターと可視光カットフィルター
とを組み合わせて形成されたものであるため、通常、黒
色をしていて当然可視光は透過しない。このため紫外光
の強度と可視光の強度とを同時に測定するには、それぞ
れのセンサーを並置するか、ハーフミラーおよびフィル
ターで紫外光と可視光とを分離して測定する必要があっ
た。

【０００３】例えば、紙幣や有価証券などの偽造防止技
術として、暗号を刷り込み、可視光と紫外光とにより暗
号部を測定することにより暗号の判別をする方法が提案
されている。しかしながら同一の場所からの信号を読む
ためには、可視光用と紫外光用との２つの受光素子が必
要となるため、複雑な光学系にしなければならず、大き
さやコスト的に不利であった。また同一の位置で測定を
行わないようにしようとすると、その測定場所の同定が
複雑になるという問題があった。

【０００４】また、太陽光の測定において、日射と紫外
線の変化を測定する場合に、紫外線および可視光の特性
を別々の計測器で測定するなど、位置精度の問題や装置
が大掛かりになるという問題があった。さらに、デジタ
ル記録の分野においては、ＤＶＤでは短波長化が進みＣ
Ｄの赤外レーザーの読み出し光の波長の違うものの同時
の読み出しや、位置制御用等の波長の異なる光の同時の
読み出しなどでも、ハーフミラーおよびフィルターで短
波長光と可視光とを分離して測定する必要があり、装置
が大型でコストが高くなるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、紫外光と可視光とを同一の場所で同時に測定す
ることができる紫外光／可視光分離型受光素子を提供す
ることである。また、本発明の他の目的は、小型化、低
コスト化が可能な紫外光／可視光分離型受光素子を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成される。すなわち本発明は、＜１＞可視光透過型の紫外線受光素子と、可視光受光
素子と、を重ねて一体化してなることを特徴とする紫外
光／可視光分離型受光素子である。＜２＞前記紫外線受光素子が、実質的に可視光に感度
が無く、可視光を透過する受光素子であることを特徴と
する＜１＞に記載の紫外光／可視光分離型受光素子であ
る。

【０００７】＜３＞前記紫外線受光素子と前記可視光
受光素子との間に、紫外線を吸収し、かつ可視光を透過
するフィルターを設けてなることを特徴とする＜１＞ま
たは＜２＞に記載の紫外光／可視光分離型受光素子であ
る。＜４＞前記紫外線受光素子が、少なくともＡｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎからなる群より選ばれる一つ以上の元素と、チ
ッ素とからなる半導体層を含んでなることを特徴とする
＜１＞〜＜３＞のいずれか１に記載の紫外光／可視光分
離型受光素子である。

【０００８】＜５＞＜４＞に記載の紫外光／可視光分
離型受光素子であって、前記紫外線受光素子が、前記半
導体層に一対の電極が形成されてなることを特徴とする
紫外光／可視光分離型受光素子である。＜６＞前記可視光受光素子が、シリコンフォトダイオ
ードであることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれか
１に記載の紫外光／可視光分離型受光素子である。

【０００９】＜７＞前記可視光受光素子が、シリコン
基板表面に、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選ばれる
一つ以上の元素と、チッ素とからなる半導体層が形成さ
れてなることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれか１
に記載の紫外光／可視光分離型受光素子である。＜８＞前記シリコン基板がｐ型であり、前記半導体層
がｎ型であることを特徴とする＜７＞に記載の紫外光／
可視光分離型受光素子である。

【００１０】＜９＞前記紫外線受光素子と前記可視光
受光素子との間に、前記紫外線受光素子を透過した光以
外の光が可視光受光素子に入射することを防止し得る遮
光部材を設けてなることを特徴とする＜１＞〜＜８＞の
いずれか１に記載の紫外光／可視光分離型受光素子であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】［本発明の紫外光／可視光分離型
受光素子の概要］本発明の紫外光／可視光分離型受光素
子は、可視光透過型の紫外線受光素子と、可視光受光素
子と、を重ねて一体化してなることを特徴とする。

【００１２】本発明において、紫外線および紫外光と
は、実質的に目視が困難な４２０ｎｍ以下の波長の光を
言う。一方、本発明において可視光とは、４２０ｎｍを
超え７００ｎｍまでの波長の光を言う。また、「可視光
受光素子」とは、可視光のみに感度を有するものを意味
するものではなく、７００ｎｍを超える赤外光まで感度
を有するものをも対象とするものである。

【００１３】可視光受光素子としては、可視光に感度を
有する受光素子であれば特に制限は無く、シリコンフォ
トダイオードやＧａＡｓ，ＧａＰ等のセンサーが使用で
きる。また、シリコン基板表面に、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎか
らなる群より選ばれる一つ以上の元素と、チッ素とから
なる半導体層が形成されてなる受光素子も好ましく用い
ることができる。シリコン基板３８はｐ型、ｎ型のいず
れでも良い。またＡｌ，Ｇａ，Ｉｎの少なくとも一つ以
上の元素と窒素を含む半導体層３７はｎ型、ｐ型いずれ
でも良いが、ｐｎの接合が形成されるように選択する。
ｐ型のシリコンにｎ型の窒化物半導体を形成したものが
好ましく用いられる。このとき、前記シリコン基板がｐ
型であり、前記半導体層がｎ型であることが、可視光に
対する良好な感度を示すため好ましい。

【００１４】可視光透過型の紫外線受光素子としては、
可視光を透過して、紫外線に感度があり紫外線を吸収す
る性質のものであれば、特に限定されない。ここで「可
視光を透過」とは、可視光の一部の波長を透過するもの
でもよいし、全体の波長を透過するものでもよい。ま
た、その透過率としては、１〜１００％が好ましく、１
０〜１００％がより好ましい。紫外線を吸収する性質に
ついても、完全に吸収し紫外線不透過であっても、一部
吸収してある程度紫外線を透過するものであってもよ
い。紫外線領域における長波長部分で透過量が高いもの
であっても構わない。

【００１５】かかる紫外線受光素子としては、実質的に
可視光に感度が無く、可視光を透過する受光素子である
ことが特に好ましい。ここで「実質的に可視光に感度が
無い」とは、可視光に対する感度が、紫外線感度のピー
ク感度の１／５以下であることが好ましく、１／１０以
下であることがより好ましい。

【００１６】前記紫外線受光素子としては、例えば、酸
化チタンや酸化亜鉛等の酸化物半導体を使用することが
できる。また、IIIＡ族元素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからな
る群より選ばれる一つ以上の元素）と窒素とからなる窒
化物半導体が、可視光を良好に透過させ得る紫外線受光
素子として、好ましい。特にＡｌとＧａと窒素からなる
窒化物化合物半導体が好ましい。中でも、非単結晶材料
で作製された紫外線受光素子は、受光面積を大きく取る
ことができ、本発明のように可視光受光素子を積層して
使用する場合、可視光を透過する面積を大きくすること
ができ、結果として透過可視光が多くなるので、高精度
な検出が可能となり特に好ましい。IIIＡ族元素と窒素
とからなる窒化物半導体については、後に詳述する。

【００１７】本発明で使用する紫外線受光素子の基板と
しては、導電性でも絶縁性でもよく、結晶でも非晶質で
もよい。可視光、あるいは、可視光および赤外線が透過
することが必要である。導電性の基板としては、Ｇａ
Ｎ，ＳｉＣ，ＺｎＯなどの透明半導体を挙げることがで
きる。

【００１８】基板表面に導電化処理を施した（すなわ
ち、電極を形成した）絶縁性基板を使用することもでき
る。透明の基板としては、ガラス、石英、サファイア、
ＭｇＯ、ＬｉＦ、ＣａＦ₂、透明セラミック等の透明な
無機材料；フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポ
キシ樹脂等の透明な有機樹脂のフィルムまたは板状体；
オプチカルファイバー、セルフォック光学プレート等が
挙げられる。前記基板としてはガラスが好ましい。ホウ
ケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラス、青板ガラスな
どが好ましく用いられる。

【００１９】上記透明基板上に設ける透明電極として
は、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、あるいはＡｌ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ等の金属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。３３０ｎ
ｍ以下の短波長を測定する場合には、蒸着した半透明の
金属電極が望ましい。

【００２０】透明電極の厚さとしては、５ｎｍから１０
０ｎｍの範囲が好ましく、薄すぎると光透過率は大きい
が電気抵抗が高くなる。また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
材料も薄くして用いることができる。さらに、紫外線に
透明な酸化物半導体も使用することができる。

【００２１】重ねられる前記紫外線受光素子および前記
可視光受光素子において、上記以外の構成、例えば、フ
ィルター、絞り、端子、配線、保護体等は、特に限定さ
れず、従来公知の構成や本発明の紫外光／可視光分離型
受光素子に適した構成を適宜採用することができる。ま
た、重ねられる前記紫外線受光素子および前記可視光受
光素子以外の構成、例えば、両受光素子間や前記紫外線
受光素子の上に配されるフィルター、絞り、容器等につ
いても特に限定されず、従来公知の構成や本発明の紫外
光／可視光分離型受光素子に適した構成を適宜採用する
ことができる。これらの各構成の具体例については、後
述の［好ましい実施形態］の中で述べることとする。

【００２２】前記紫外線受光素子は、前記可視光受光素
子の受光面に重ねて一体化させる。既述の如く、前記紫
外線受光素子は可視光を透過し、かつ、紫外線に感度を
有するので、前記紫外線受光素子に入射した光は、まず
当該紫外線受光素子により紫外線の強度が測定され、さ
らに可視光（赤外光を含む場合もある。以下同様。）に
ついては透過する。透過した可視光は、前記可視光受光
素子の受光面に入射し、当該可視光受光素子により可視
光の強度が測定される。すなわち、紫外光と可視光とを
同一の場所で同時に、分離して測定することができる。
また、かかる本発明の紫外光／可視光分離型受光素子に
よれば、小型化と低コスト化が可能となる。

【００２３】［好ましい実施形態］以下、好ましい実施
形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。＜第１の実施形態＞図１は、本発明の第１の実施形態の
紫外光／可視光分離型受光素子を示す模式断面図であ
る。本実施形態の紫外光／可視光分離型受光素子は、可
視光および赤外光に感度を有する一般的なシリコンフォ
トダイオード（可視光受光素子）２７の受光面の上に、
可視光透過型の紫外線センサー（紫外線受光素子）２０
を密着設置したものである。

【００２４】紫外線センサー２０とシリコンフォトダイ
オード２７との間には、遮光部材２６が設けられてい
る。遮光部材２６は、シリコンフォトダイオード２７の
受光面全面を覆い、かつ、紫外線センサー２０が配置さ
れる部分のみが開口している、いわゆる絞り状の部材で
あり、紫外線センサー２０を透過した光以外の光がシリ
コンフォトダイオード２７に入射すること、すなわち、
紫外線センサー２０の外から回り込んで入射する光を遮
光するために設けられるものである。遮光部材２６を設
けることにより、紫外線センサー２０を透過した光のみ
シリコンフォトダイオード２７で測定することができ
る。遮光部材２６は、遮光性を有する限り如何なる材料
で形成されていてもよい。

【００２５】シリコンフォトダイオード２７の受光面全
面を覆うように紫外線センサー２０が配される場合に
は、遮光部材２６は必須ではない。また、遮光部材２６
に代えて、あるいは遮光部材２６と共に、紫外線センサ
ー２０から漏れる紫外線を吸収するための紫外線カット
フィルターを設けてもよい。

【００２６】紫外線センサー２０は、紫外線に感度があ
り紫外線を吸収する可視光透過型の紫外線センサーであ
る。紫外線センサー２０には、所望の紫外線波長を取り
出すためのバンドパスフィルターが設けられていてもよ
い。このバンドパスフィルターは、必要な紫外波長領域
だけ不透過でかつ可視光は透過するものが好ましい。

【００２７】本実施形態において、紫外線センサー２０
は、IIIＡ族元素と窒素とからなる窒化物半導体により
構成される。より具体的には、透明基板２２に透明の電
極２４ａを形成し、その上にＡｌ，Ｇａ，Ｉｎの少なく
とも一つ以上のIIIＡ族元素と窒素とを含む半導体層２
３を形成し、さらに電極２４ｂを形成したものである。
電極２４ａ，２４ｂは、透明導電膜を全体に形成したも
のでも格子状やストライプ状、リング状に形成したもの
でもよい。また、透明基板２２自体を透明導電性基板と
して、電極２４ａの機能を併せ持たせてもよい。

【００２８】電極は、図１に示される電極２４ａ，２４
ｂのように半導体層２３を介して対向配置されていて
も、半導体層２３を基準として透明基板２２側にのみ形
成されていても、その反対側にのみ形成されていても構
わない。半導体層２３を基準として一方の面にのみ電極
を形成する場合、１の電極とその対向電極との少なくと
も２つが当該面に設けられる。

【００２９】本実施形態における紫外線センサー２０で
は、透明基板２２が光入射側に配されるように設置され
ているが、透明基板２２がシリコンフォトダイオード２
７側に設置されていてもよい。その場合、積層順序は、
図１において上から電極２４ｂ、半導体層２３、電極２
４ａ、透明基板２２の順となる。

【００３０】２５は紫外線カットフィルターであり、半
導体層２３を透過した紫外光を吸収する。既述の如く紫
外線センサー２０とシリコンフォトダイオード２７との
間に紫外線カットフィルターが配される場合には、紫外
線カットフィルター２５は無くてもよい。

【００３１】紫外線センサー２０は、全体が保護部材２
１で覆われている。保護部材２１の材料としては、特に
限定されず、種々の樹脂等を用いることができるが、少
なくとも必要な紫外線領域および可視光領域の光を透過
する性質であることが必要である。電極２４ａ，２４ｂ
には、端子２８が接続されており、該端子２８は、光起
電流の取り出しを可能とすべく、保護部材２１の外部に
露出している。

【００３２】本実施形態の紫外光／可視光分離型受光素
子によれば、紫外線成分と可視光成分とを含む光が、矢
印Ａ方向から照射されると、まず紫外線センサー２０の
半導体層２３により紫外線成分が捕捉され、端子２８か
ら光起電流が出力される。照射された光のうち紫外線成
分の一部は、半導体層２３により吸収され、さらに透過
した紫外線成分が紫外線カットフィルター２５に吸収さ
れることで、可視光成分のみが紫外線センサー２０を透
過し、シリコンフォトダイオード２７の受光面に照射さ
れる。このとき、紫外線センサー２０とシリコンフォト
ダイオード２７との間に、遮光部材２６が設けられてい
るため、紫外線センサー２０を透過した光以外の光がシ
リコンフォトダイオード２７に入射することはない。透
過した可視光成分は、シリコンフォトダイオード２７で
検出され、端子２９から出力される。

【００３３】このように本実施形態の紫外光／可視光分
離型受光素子によれば、紫外光と可視光とを同一の場所
で同時に測定することができる。また、従来からあるシ
リコンフォトダイオードのような可視光受光素子に、可
視光透過型の紫外線受光素子を重ねて一体化するだけで
あるため、簡易にかつ低コストで有用な紫外光／可視光
分離型受光素子を得ることができる。

【００３４】＜第２の実施形態＞図２は、本発明の第２
の実施形態の紫外光／可視光分離型受光素子を示す模式
断面図である。本実施形態の紫外光／可視光分離型受光
素子は、可視光受光素子４１として、シリコン基板にII
IＡ族元素と窒素とからなる化合物半導体層を用い、可
視光受光素子４１および紫外線受光素子４０を積層させ
て構成される。

【００３５】本実施形態において、可視光受光素子４１
は、シリコン基板３８の表面に、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎから
なる群より選ばれる一つ以上の元素と、チッ素とからな
る半導体層３７を形成し、それぞれの一部に端子３９を
接続したものである。該端子３９は、光起電流の取り出
しを可能とすべく、保護部材３０の外部に露出してい
る。

【００３６】シリコン基板３８としては、ｐ型、ｎ型の
いずれでもよく、また、半導体層３７もｎ型、ｐ型いず
れでもよいが、ｐｎの接合が形成されるように選択す
る。シリコン基板３８がｐ型であり、半導体層３７がｎ
型であることが好ましい。可視光受光素子４１における
受光部は、半導体層３７が形成されている部分であり、
この部分以外のシリコン基板３８の部分には感度はな
い。

【００３７】紫外線受光素子４０からの光の漏れがない
ように、可視光受光素子４１と紫外線受光素子４０との
間には、遮光部材３６が設けられる。遮光部材３６の詳
細は、第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と
同様、遮光部材３６は必須ではなく、遮光部材３６に代
えて、あるいは遮光部材３６と共に、紫外線受光素子４
０から漏れる紫外線を吸収するための紫外線カットフィ
ルターを設けてもよい。

【００３８】３３は、基板であり、紫外線カットフィル
ターの機能をも有する。勿論、透明基板の表面に紫外線
カットフィルターを設けた構成としても構わない。基板
３３の上には、電極３１ｂが設けられ、その上には、少
なくともＡｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選ばれる一つ
以上の元素と、チッ素とからなる半導体層３２が設けら
れ、さらにその上に電極３１ａが設置されている。

【００３９】電極３１ａ，３１ｂは、第１の実施形態同
様、透明導電膜を全体に形成したものでも格子状やスト
ライプ状、リング状に形成したものでもよい。また、基
板３３自体を導電性基板として、電極２４ａの機能を併
せ持たせてもよい。さらに、基板の配置に関する変形例
についても、第１の実施形態と同様である。

【００４０】本実施形態における紫外線受光素子４０で
は、基板３３が可視光受光素子４１側に配されるように
設置されているが、基板３３が光入射側に設置されてい
てもよい。その場合、積層順序は、図２において上から
基板３３、電極３１ｂ、半導体層３２、電極３１ａの順
となる。

【００４１】本実施形態の紫外光／可視光分離型受光素
子は、全体が保護部材３０で覆われている。保護部材３
０の材料としては、特に限定されず、種々の樹脂等を用
いることができるが、少なくとも必要な紫外線領域およ
び可視光領域の光を透過する性質であることが必要であ
る。

【００４２】電極３１ａ，３１ｂには、端子３４が接続
されており、該端子３４は、光起電流の取り出しを可能
とすべく、保護部材３０の外部に露出している。本実施
形態の紫外光／可視光分離型受光素子によれば、紫外線
成分と可視光成分とを含む光が、矢印Ｂ方向から照射さ
れると、まず紫外線受光素子４０の半導体層３２により
紫外線成分が捕捉され、端子３４から光起電流が出力さ
れる。

【００４３】照射された光のうち紫外線成分の一部は、
半導体層３２により吸収され、さらに透過した紫外線成
分が基板３３に吸収されることで、可視光成分のみが紫
外線受光素子４０を透過し、可視光受光素子４１の受光
面に照射される。このとき、紫外線受光素子４０と可視
光受光素子４１との間に、遮光部材３６が設けられてい
るため、紫外線受光素子４０を透過した光以外の光がシ
リコンフォトダイオード２７に入射することはない。透
過した可視光成分は、可視光受光素子４１で検出され、
端子３９から出力される。

【００４４】このように本実施形態の紫外光／可視光分
離型受光素子によれば、紫外光と可視光とを同一の場所
で同時に測定することができる。また、各構成要素を薄
膜状に積層して形成されたものであるため、装置全体と
して極めて小型化が実現でき、かつ低コストで有用な紫
外光／可視光分離型受光素子を得ることができる。

【００４５】以上、本発明の紫外光／可視光分離型受光
素子について、２つの好ましい実施形態を挙げて、本発
明を具体的に説明したが、本発明は、これら実施形態の
構成に限定されるものではない。また、当業者は、目的
に応じて適宜公知の知見を本発明に組み合わせること、
あるいは置き換えることができる。

【００４６】本発明の紫外光／可視光分離型受光素子
は、全体を光学的、機械的に、あるいは化学的に保護す
る筐体に包まれてもよい。かかる筐体の材料としては、
金属やセラミックス、ガラス、プラスチックを使用する
ことができる。内部の紫外線受光素子が測定紫外線の波
長以外の波長に感度が有る場合には、かかる筐体は遮光
の役割も果たす。紫外線受光素子をこれらの筐体に密閉
するためには、筐体が金属の場合、溶接やハンダ、接着
材等の方法を採用することができる。セラミックスやガ
ラスで作られた筐体の場合、紫外光／可視光分離型受光
素子を接着材で筐体の中に埋め込み固定することができ
るし、板状の場合には貼り合わせて使用することもでき
る。筐体がプラスチックの場合、紫外線が透過する樹脂
を用いて全体を埋め込んで、紫外光／可視光分離型受光
素子の受光面が筐体内部であってもよく、筐体表面であ
ってもよい。筐体内部には、空間があってもなくてもよ
い。また、筐体内部は真空でも、窒素やアルゴンなどの
気体で満たされていても、油などの液体で満たされてい
てもよい。

【００４７】筐体に、紫外光／可視光分離型受光素子の
受光面用に窓を設ける場合、該窓としては、シリカガラ
スや石英、サファイア、ポリエチレンやポリプロピレン
などの高分子樹脂やフィルムが使用できる。

【００４８】［半導体層］既述の如く、本発明における
紫外線受光素子としては、少なくともＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ
からなる群より選ばれる一つ以上の元素と、チッ素とか
らなる半導体層を含んでなることが好ましい。かかる半
導体層を含む紫外線受光素子は、半導体層の組成を変え
ることにより自由に受光波長を変えられるため好まし
い。また、本発明における可視光受光素子についても、
シリコン基板表面に、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より
選ばれる一つ以上の元素と、チッ素とからなる半導体層
が形成されてなるものを用いることができる。

【００４９】前記半導体層は、単結晶でも非単結晶でも
よい。さらに該半導体層は、非晶質相であっても微結晶
相からなっていても、また微結晶相と非晶質相の混合状
態であってもよい。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。

【００５０】微結晶の大きさは５ｎｍから５μｍであ
り、Ｘ線回折や電子線回折および断面の電子顕微鏡写真
を用いた形状測定などによって測定することができる。
また柱状成長したものでもよいし、Ｘ線回折スペクトル
で単一ピークであり、結晶面方位が高度に配向した膜で
もよいし、また単結晶でもよい。

【００５１】前記半導体層には、水素濃度０．５ａｔｍ
％以上５０ａｔｍ％以下の水素が含まれる。前記半導体
層に含まれる水素が０．５ａｔｍ％未満では、結晶粒界
での結合欠陥、あるいは非晶質相内部での結合欠陥や未
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することができな
い。

【００５２】これに対し、前記半導体層中の水素が５０
ａｔｍ％を超えると、水素がIIIＡ族元素及び窒素に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
を保たず、２次元およ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、硬度などの機械的性質が低下
する。さら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なくなる。

【００５３】また、前記半導体層中の水素が５０ａｔｍ
％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光
半導体層が得られない。なお、前記半導体層中の水素量
の上限としては、３０ａｔｍ％以下とすることが望まし
い。

【００５４】水素量についてはハイドジェンフォワード
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Ｉ
Ｒ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できる。なお、上記水素原料と
共に、一配位のハロゲン元素（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）が
含まれていてもよい。

【００５５】前記半導体層において、IIIＡ族元素の原
子数ｍと、チッ素の原子数ｎとの関係としては、下記関
係式Ｉを満たすことが望ましい。０．５：１．０≦ｍ：ｎ≦１．０：０．５関係式Ｉこの範囲を外れると、IIIＡ族元素とＶ族元素との結合
において四面体型結合を取る部分が少なく、欠陥が多く
なり、良好な半導体として機能しなくなる場合がある。

【００５６】前記半導体層の光学ギャップは、IIIＡ族
元素の混合比によって任意に変えることができる。Ｇａ
Ｎ：Ｈを基準にすると３．２〜３．５ｅＶより大きくす
る場合には、Ａｌを加えることによって３００ｎｍから
３３０ｎｍより短波長のみの吸収が可能なバンドギャッ
プ程度から、２５０ｎｍ以下の吸収のみ可能なバンドギ
ャップ（６．０〜６．５ｅＶ程度）まで、変化させるこ
とができる。また、ＡｌとＩｎを加えることによっても
バンドギヤップを調整することができる

【００５７】本発明における紫外線受光素子としては、
紫外線領域における短波長に感度を有するものとしたい
場合には、Ａｌ_xＧａ_1-xＮの組成式において、０．１＜
ｘ＜０．８が好ましく、０．２＜ｘ＜０．６がより好ま
しい。紫外線領域における長波長に感度を有するものと
したい場合には、Ａｌ_xＧａ_yＮの組成式において、でｘ
＞ｙである。

【００５８】前記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
ン質量分析計等の方法で測定することが出来る。

【００５９】前記半導体層は、次のように製造すること
ができる。しかし、本発明はこれに限定されるものでは
ない。なお、以下の製造方法においては、IIIＡ族元素
として、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎよりなる群から選ばれる少な
くとも一つ以上の元素を用いた例で説明する。

【００６０】図３は、本発明における半導体受光素子
（紫外線受光素子、可視光受光素子）を製造するため
の、半導体層の形成装置の概略構成図であり、プラズマ
を活性化手段とするものである。図３中、１は排気して
真空にしうる容器、２は排気口、３は基板ホルダー、４
は基板加熱用のヒーター、５および６は容器１に接続さ
れた石英管であり、それぞれガス導入管９，１０に連通
している。また、石英管５にはガス導入管１１に接続さ
れ、石英管６にはガス導入管１２が接続されている。

【００６１】この装置においては、チッ素源として、例
えば、Ｎ₂を用い、ガス導入管９から石英管５に導入す
る。例えば、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２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が供給され、石英管５内に放電す
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１３．５６ＭＨｚの高周波を供給し、石英管６内に
放電を発生させる。放電空間の下流側に配されたガス導
入管１２より、例えばトリメチルガリウムを導入するこ
とによって、基板ホルダー３にセットされた導電性基板
（以下、単に「基板」という場合がある。）上に、非晶
質、微結晶あるいは単結晶のチッ化ガリウム光半導体を
成膜することができる。

【００６２】非晶質、微結晶、高度に配向した柱状成長
した多結晶、および、単結晶のいずれになるかは、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℃〜６００℃が好ましい。基板温
度が高い場合、および／または、IIIＡ族元素の原料ガ
スの流量が少ない場合には、微結晶あるいは単結晶にな
りやすい。基板温度が３００℃より低くIIIＡ族元素の
原料ガスの流量が少ない場合には、結晶性となりやす
く、基板温度が３００℃より高い場合には、低温条件よ
りもIIIＡ族原料ガスの流量が多い場合でも結晶性とな
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るし、またこれら
を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。

【００６３】また、Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎから選ばれた
少なくとも一つ以上の元素を含むガス、あるいはＢｅ，
Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｓｒから選ばれた少なくとも１つ以
上の元素を含むガスを放電空間の下流側（ガス導入管１
１又はガス導入管１２）から導入することによってｎ
型、ｐ型等任意の伝導型の非晶質、微結晶あるいは単結
晶のチッ化物半導体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。

【００６４】上述のような装置において放電エネルギー
により形成される活性チッ素あるいは活性水素を独立に
制御してもよいし、ＮＨ₃のようなチッ素と水素原子を
同時に含むガスを用いてもよい。さらにＨ₂を加えても
よい。また、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、基板上には活性化されたIIIＡ族原子・チッ素原
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、炭素がほとんど入らないか、全
く入らない、膜欠陥が抑えられた非晶質あるいは結晶性
の膜を形成することができる。尚、水素化アモルファス
シリコン膜、微結晶性シリコン膜あるいは結晶シリコン
膜を得ようとする場合には、チッ素ガスの代わりに水素
を用いシラン、ジシラン、トリシラン等のガスを有機金
属ガスの代わりに用いればよい。またプラズマＣＶＤ装
置を用いてもよい。

【００６５】上述の装置において、活性化手段として
は、高周波放電、マイクロ波放電の他、エレクトロンサ
イクロトロン共鳴方式やヘリコンプラズマ方式であって
もよいし、これらを一つ用いてもよいし、二つ以上を用
いてもよい。また、図３においては高周波放電とマイク
ロ波放電とを用いたが、２つともマイクロ波放電、或い
は共高周波放電であってもよい。さらに２つともエレク
トロンサイクロトロン共鳴方式やヘリコンプラズマ方式
であってもよい。高周波放電により放電する場合、高周
波発振器としては、誘導型でも容量型でもよい。このと
きの周波数としては、５０ｋＨｚから１００ＭＨｚが好
ましい。

【００６６】異なる活性化手段（励起手段）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、放電領域内と成膜部（容器１内）に圧力差
を設けても良い。また同一圧力で行う場合、異なる活性
化手段（励起手段）、例えば、マイクロ波と高周波放電
を用いると、励起種の励起エネルギーを大きく変えるこ
とができ、膜質制御に有効である。

【００６７】以上説明した前記半導体層の形成方法は、
一般の光半導体の形成に比べ、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や導電性層
（電極）形成用の材料、例えば、ガラス上に設けた酸化
インジウムスズ（ＩＴＯ）等を、導電性基板や、後述の
透光性導電性層の形成用の材料として用いることができ
る。前記半導体層は、反応性蒸着法やイオンプレーイン
グ、リアクティブスパッターなど、少なくとも水素が活
性化された雰囲気で形成することも可能である。

【００６８】本発明で使用する半導体の原料としては、
IIIＡ族（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂
版による族番号は１３）元素の内の少なくとも１以上の
元素、および、チッ素を含む半導体からなるものであ
り、さらに水素が０．５原子％から５０原子％含まれて
なる。前記IIIＡ族元素としては、具体的にはＡｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎから選ばれる少なくとも一つ以上である。

【００６９】前記半導体層における前記IIIＡ族元素の
原料としては、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎのなかから選ばれる一
つ以上の元素を含む有機金属化合物を用いることができ
る。これらの有機金属化合物としてはトリメチルアルミ
ニウム、トリエチルアルミニウム、ターシャリーブチル
アルミニウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウ
ム、ターシャリーブチルガリウム、トリメチルインジウ
ム、トリエチルインジウム、ターシャリーブチルインジ
ウムなどの液体や固体を気化して単独にあるいはキャリ
アガスでバブリングすることによって混合状態で使用す
ることができる。キャリアガスとしては水素，Ｎ₂，メ
タン，エタンなどの炭化水素、ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆などのハ
ロゲン化炭素などを用いることができる。

【００７０】チッ素原料としては、Ｎ₂，ＮＨ₃，Ｎ
Ｆ₃，Ｎ₂Ｈ₄、メチルヒドラジンなどの気体、液体を気
化あるいはキャリアガスでバブリングすることによって
使用することができる。また、前記半導体層では、ｐ，
ｎ制御のために元素を膜中にドープすることができる。
ドープし得るｎ型用の元素としては、ＩＡ族（ＩＵＰＡ
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，Ａ
ｕ、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（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名
法改訂版による族番号は１４)のＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐ
ｂ、、VIＡ族（ＩＵＰＡＣ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を挙げる
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。

【００７１】ドープし得るｐ型用の元素としては、ＩＡ
族のＬｉ，Ｎａ，Ｋ、ＩＢ族のＣｕ，Ａｇ，Ａｕ、IIＡ
族のＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ、IIＢ族のＺ
ｎ，Ｃｄ，Ｈｇ、IVＡ族のＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐ
ｂ、VIＡ族（ＩＵＰＡＣ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，Ｍｏ，Ｗ、VIII族のＦｅ（ＩＵＰ
ＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
８），Ｃｏ（ＩＵＰＡＣの１９８９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)などを挙
げることができる。中でもＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｓ
ｒが電荷担体の制御性の点から好ましい。

【００７２】前記半導体層は、アンドープ膜は弱いｎ型
であり、光感度を得るためにショットキーバリアを形成
したり、ｐｎ接合を形成したりして、内部に電界を形成
することができる。また内部の空乏層を広げるためにｉ
型とすることもできる。この点から、ドープする元素と
しては、特に、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｓｒが好まし
い。

【００７３】ドーピングするに際しては、ｎ型用として
はＳｉＨ₄，Ｓｉ₂Ｈ₆，ＧｅＨ₄，ＧｅＦ₄，ＳｎＨ₄等
を、ｉ型化および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、ガス状態で使用できる。またこ
れらの元素を膜中にドーピングするには、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。

【００７４】［本発明の紫外光／可視光分離型受光素子
の用途］本発明の紫外光／可視光分離型受光素子は、太
陽光のように紫外から可視赤外に連続に分布している光
源において、紫外光と可視光を分離測定することがで
き、水銀灯やＬＥＤなどの紫外線に可視光のＬＥＤやレ
ーザーなどの光が混合された光源や反射光などから紫外
線と可視光を面倒な光学系を設けずに同一の場所で、光
強度を分離測定することができる。

【００７５】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明をする。＜実施例１＞本発明の紫外光／可視光分離型受光素子に
おける紫外線センサー（紫外線受光素子）を、前述の図
３の装置を用いて作製し、これを市販の缶実装タイプの
シリコンフォトダイオードと重ねて一体化し、概ね図１
に示す構成の紫外光／可視光分離型受光素子を製造し
た。具体的には、以下のようにして作製した。

【００７６】洗浄した厚さ０．２ｍｍの硼珪酸ガラス基
板に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を１０００Åスパ
ッタした基板（透明基板２２および電極２４ａ）を基板
ホルダー３に載せ、排気口２を介して容器１内を真空排
気後、ヒーター４により基板を３５０℃に加熱した。ガ
ス導入管９より、直径２５ｍｍの石英管５内にＮ₂ガス
を１０００ｓｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８を介し
て２．４５ＧＨｚ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。Ｈ₂ガスは、ガス導入管１０
より、直径３０ｍｍの石英管６内に５００ｓｃｃｍ導入
した。１３．５６ＭＨｚの高周波の出力を１００Ｗにセ
ットした。反射波は０Ｗであった。

【００７７】この状態でガス導入管１２より０℃で保持
されたトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を、水素
をキャリアガスとして用い、１０⁶Ｐａ圧でバブリング
しながらマスフローコントローラーを通して０．５ｓｃ
ｃｍ導入した。さらに、ガス導入管１２より２０℃に保
持したシクロペンタジエニルマグネシウムにＨ₂ガスを
圧力６５０００Ｐａで導入し、マスフローコントローラ
ーを通して１ｓｃｃｍ反応領域に導入した。この時バラ
トロン真空計で測定した反応圧力は６６．５Ｐａ（０．
５Ｔｏｒｒ）であった。成膜を３０分行い、厚さ０．１
μｍのＭｇドープＧａＮ：Ｈ膜（半導体層２３）を作製
した。

【００７８】透明基板２２の電極２４ａ上に成膜された
半導体層２３の上に、直径３ｍｍで厚さ１０ｎｍのＡｕ
の電極２４ｂを真空蒸着で形成し、電極２４ａおよび電
極２４ｂに、導電性ペーストによって厚さ０．１ｍｍの
銀線（端子２８）を接着して紫外線センサー２０を得
た。

【００７９】得られた紫外線センサー２０は、Ａｕ電極
２４ｂ側が３０％の透過率を示した。また、Ａｕ電極２
４ｂ側から光入射した場合には、２００ｎｍから４００
ｎｍの範囲で光感度があった。これに対しガラス側から
光入射した場合には、３４０ｎｍに感度ピークがありピ
ーク感度の１０％以上の感度を波長域と定義すると、３
２０ｎｍから４００ｎｍに光感度があった。

【００８０】受光面が２×２ｍｍの大きさである市販の
缶実装タイプのシリコンフォトダイオード２７における
受光面の上に、４００ｎｍでの透過率がゼロとなる短波
長カットフィルターを積層し（不図示）、さらに開口部
の大きさが１ｍｍφの絞り状の遮光部材２６を設けた。
遮光部材２６の材質はアルミニウム箔である。

【００８１】シリコンフォトダイオード２７の遮光部材
２６の上に、正確に開口部に位置するように、紫外線セ
ンサー２０を、透明基板２２が上に向く（電極２４ｂが
遮光部材２６に接する）ように重ね合わせ、実施例１の
紫外光／可視光分離型受光素子を作製した。

【００８２】得られた紫外光／可視光分離型受光素子に
おいて、上部に位置する紫外線センサー２０で吸収しき
れず透過した紫外線は、前記短波長カットフィルターで
吸収される。Ａｕ電極２４ｂを透過した可視光は、シリ
コンフォトダイオード２７に到達する。なお、可視光の
感度はＡｕ電極２４ｂの厚さで調整することができる。
得られた紫外光／可視光分離型受光素子を用いて、分光
感度を測定した結果、相対感度は、図４におけるａのグ
ラフに示すものになった。

【００８３】この紫外光／可視光分離型受光素子の感度
は、標準光源を用いてそれぞれ校正することができる。
このセンサーによって太陽光の日射の中の可視光と紫外
光とを同時に測定することができ、天候による紫外線量
の変化などを分離測定することができる。また紫外線光
源と可視／赤外光源の２種類の波長を同時に使用する測
定において、簡単に分離測定することができる。

【００８４】＜実施例２＞実施例１において、紫外線セ
ンサー２０の重ね合わせる向きを逆に、すなわち透明基
板２２が下に向く（透明基板２２が遮光部材２６に接す
る）ように重ね合わせたことを除き、実施例１と同様に
して、実施例２の紫外光／可視光分離型受光素子を作製
した。

【００８５】得られた紫外光／可視光分離型受光素子に
ついても、可視光および紫外光の強度を分離して同時に
測定することができた。なお、紫外光および可視光の感
度はＡｕ電極２４ｂの厚さで調整することができる。得
られた紫外光／可視光分離型受光素子を用いて、分光感
度を測定した結果、相対感度は、図４におけるｂのグラ
フに示すものになった。

【００８６】＜実施例３＞本発明の紫外光／可視光分離
型受光素子における紫外線センサー（紫外線受光素子）
を、前述の図３の装置を用いて作製し、これを市販の缶
実装タイプのシリコンフォトダイオードと重ねて一体化
し、概ね図１に示す構成の紫外線光量測定装置を製造し
た。具体的には、以下のようにして作製した。

【００８７】洗浄した厚さ０．２ｍｍの硼珪酸ガラス基
板に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を１０００Åスパ
ッタした基板（透明基板２２および電極２４ａ）を基板
ホルダー３に載せ、排気口２を介して容器１内を真空排
気後、ヒーター４により基板を３５０℃に加熱した。ガ
ス導入管９より、直径２５ｍｍの石英管５内にＮ₂ガス
を１０００ｓｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８を介し
て２．４５ＧＨｚ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。Ｈ₂ガスは、ガス導入管１０
より、直径３０ｍｍの石英管６内に５００ｓｃｃｍ導入
した。１３．５６ＭＨｚの高周波の出力を１００Ｗにセ
ットした。反射波は０Ｗであった。

【００８８】この状態でガス導入管１２より０℃で保持
されたトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を、水素
をキャリアガスとして用い、１０⁶Ｐａ圧でバブリング
しながらマスフローコントローラーを通して０．２ｓｃ
ｃｍ導入し、これと同時にトリメチルアルミニウムを５
０℃に加熱し窒素をキャリアガスとして用い１．０ｓｃ
ｃｍ導入した。さらに、ガス導入管１２より２０℃に保
持したシクロペンタジエニルマグネシウムにＨ₂ガスを
圧力６５０００Ｐａで導入し、マスフローコントローラ
ーを通して１ｓｃｃｍ反応領域に導入した。この時バラ
トロン真空計で測定した反応圧力は６６．５Ｐａ（０．
５Ｔｏｒｒ）であった。成膜を３０分行い、厚さ０．１
μｍのＭｇドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ：Ｈ膜（半導体層２
３）を作製した。

【００８９】透明基板２２の電極２４ａ上に成膜された
半導体層２３の上に、直径３ｍｍで厚さ１０ｎｍのＡｕ
の電極２４ｂを真空蒸着で形成し、紫外線センサー２０
を得た。電極２４ａおよび電極２４ｂに、導電性ペース
トによって厚さ０．１ｍｍの銀線（端子２８）を接着し
た。

【００９０】得られた紫外線センサー２０は、Ａｕ電極
２４ｂ側から光入射した場合には２００ｎｍから３６０
ｎｍの範囲で光感度があった。得られた紫外線センサー
２０のＡｕ電極２４ｂの上に、３２０ｎｍ以下で透過
し、３２０ｎｍより長波長で透過率がゼロとなるバンド
パスフィルターを積層した。このバンドパスフィルター
は、４４０ｎｍより長波長で透過域がある。

【００９１】この紫外線センサー２０を、透明基板２２
が下に向く（透明基板２２が遮光部材２６に接する）よ
うに、実施例１と同じシリコンフォトダイオード２７
に、実施例１同様に重ね合わせ、実施例３の紫外光／可
視光分離型受光素子を作製した。得られた紫外光／可視
光分離型受光素子は、可視光感度については実施例１と
同じであったが、紫外線は３２０ｎｍ以下において感度
を示し、太陽光を照射した場合にはＵＶ−Ｂと可視光と
を分離測定することができるものであった。

【００９２】＜実施例４＞本発明の紫外光／可視光分離
型受光素子における可視光受光素子を、基板としてのｐ
型シリコン基板に対し、前述の図３の装置を用いてｎ型
のＧａＮ膜を成長させることで製造し、これに実施例１
と同様の紫外線センサー（紫外線受光素子）を重ねて一
体化し、概ね図２に示す構成の紫外光／可視光分離型受
光素子を製造した。前記可視光受光素子の成膜は、前述
の図３の装置を用いて次のように行った。

【００９３】５％のフッ化水素酸水で洗浄した厚さ０．
３ｍｍのｐ型シリコンウエハー（シリコン基板３８）と
直径３ｍｍの開口部を持つマスクとを重ねて基板ホルダ
ー３に載せ、排気口２を介して容器１内を真空排気後、
ヒーター４によりシリコン基板３８を３５０℃に加熱し
た。ガス導入管９より、直径２５ｍｍの石英管５内にＮ
₂ガスを１０００ｓｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８
を介して２．４５ＧＨｚ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。Ｈ₂ガスは、ガス導入
管１０より、直径３０ｍｍの石英管６内に５００ｓｃｃ
ｍ導入した。１３．５６ＭＨｚの高周波の出力を１００
Ｗにセットした。反射波は０Ｗであった。

【００９４】この状態でガス導入管１２より０℃で保持
されたトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素
を、キャリアガスとして用い、１０⁶Ｐａ圧でバブリン
グしながらマスフローコントローラーを通して０．５ｓ
ｃｃｍ導入した。さらに、ガス導入管１２より、１００
ｐｐｍに水素希釈したモノシランをマスフローコントロ
ーラーを通して１０ｓｃｃｍ反応領域に導入した。この
時バラトロン真空計で測定した反応圧力は６６．５Ｐａ
（０．５Ｔｏｒｒ）であった。成膜を１０分行い０．０
５μｍのＳｉドープＧａＮ：Ｈ膜（半導体層３７）を作
製した。

【００９５】得られたＳｉドープＧａＮ：Ｈ膜に、導電
性ペーストによって厚さ０．１ｍｍの銀線を接着し、シ
リコン基板３８にＡｕを蒸着し、導電性ペーストによっ
て厚さ０．１ｍｍの銀線を接着し、二つの端子３９とし
た。以上のようにして、可視光受光素子４１を得た。

【００９６】得られた可視光受光素子４１は、３００ｎ
ｍから１０００ｎｍまでの波長領域に感度を有してい
た。得られた可視光受光素子４１の半導体層３７が形成
された側に、４００ｎｍでの透過率がゼロとなる短波長
カットフィルターを積層し（不図示）、さらに開口部の
大きさが１ｍｍφの絞り状の遮光部材３６を設けた。遮
光部材３６の材質はアルミニウム箔である。

【００９７】さらに、遮光部材３６の上に、実施例１で
得られた紫外線センサー２０（４０）を透明基板２２
（基板３３）が下に向く（透明基板２２（基板３３）が
遮光部材３６に接する）ように重ね合わせ、実施例４の
紫外光／可視光分離型受光素子を作製した。

【００９８】得られた紫外光／可視光分離型受光素子
は、非常に小型でありながら、実施例２の紫外光／可視
光分離型受光素子と同様の分光感度を持っており、この
紫外光／可視光分離型受光素子についても、可視光およ
び紫外光の強度を分離して同時に測定することができ
た。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
紫外光と可視光とを同一の場所で同時に測定することが
できる紫外光／可視光分離型受光素子を提供することが
できる。また、本発明によれば、小型化、低コスト化が
可能な紫外光／可視光分離型受光素子を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紫外光／可視光分離型受光素子の実
施形態を示す模式断面図である。

【図２】本発明の紫外光／可視光分離型受光素子の他
の実施形態を示す模式断面図である。

【図３】本発明における半導体受光素子を製造するた
めの、半導体層の形成装置の概略構成図である

【図４】実施例の紫外光／可視光分離型受光素子の分
光感度を測定した結果を示す相対感度のグラフである。

【符号の説明】

２０紫外線センサー（紫外線受光素子）２１，３０保護部材２２透明基板２３，３２，３７半導体層２４ａ，２４ｂ，３１ａ，３１ｂ電極２５紫外線カットフィルター２６，３６遮光部材２７シリコンフォトダイオード（可視光受光素子）２８，２９，３４，３９端子３３基板３８シリコン基板４０紫外線受光素子４１可視光受光素子

フロントページの続きＦターム(参考） 5F045 AA08 AA09 AA10 AB02 AB03 AB04 AB14 AB17 AC07 AC08 AC09 AC12 AD05 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AE19 AF03 AF07 AF10 BB12 CA13 EH11 EH18 5F049 MA02 MA05 MB02 MB11 NA18 NA19 NB07 PA04 PA07 RA06 SE04 SE05 SS01 SZ06 SZ11 WA03 WA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光透過型の紫外線受光素子と、可視
光受光素子と、を重ねて一体化してなることを特徴とす
る紫外光／可視光分離型受光素子。
【請求項２】前記紫外線受光素子が、実質的に可視光
に感度が無く、可視光を透過する受光素子であることを
特徴とする請求項１に記載の紫外光／可視光分離型受光
素子。
【請求項３】前記紫外線受光素子と前記可視光受光素
子との間に、紫外線を吸収し、かつ可視光を透過するフ
ィルターを設けてなることを特徴とする請求項１または
２に記載の紫外光／可視光分離型受光素子。
【請求項４】前記紫外線受光素子が、少なくともＡ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選ばれる一つ以上の元素
と、チッ素とからなる半導体層を含んでなることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１に記載の紫外光／可視
光分離型受光素子。
【請求項５】請求項４に記載の紫外光／可視光分離型
受光素子であって、前記紫外線受光素子が、前記半導体
層に一対の電極が形成されてなることを特徴とする紫外
光／可視光分離型受光素子。
【請求項６】前記可視光受光素子が、シリコンフォト
ダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか１に記載の紫外光／可視光分離型受光素子。
【請求項７】前記可視光受光素子が、シリコン基板表
面に、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選ばれる一つ以
上の元素と、チッ素とからなる半導体層が形成されてな
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の
紫外光／可視光分離型受光素子。
【請求項８】前記シリコン基板がｐ型であり、前記半
導体層がｎ型であることを特徴とする請求項７に記載の
紫外光／可視光分離型受光素子。
【請求項９】前記紫外線受光素子と前記可視光受光素
子との間に、前記紫外線受光素子を透過した光以外の光
が可視光受光素子に入射することを防止し得る遮光部材
を設けてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
１に記載の紫外光／可視光分離型受光素子。