JP5779005B2 - Ultraviolet light receiving element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線受光素子及びそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to an ultraviolet light receiving element and a manufacturing method thereof.
紫外線透過性を呈するような膜厚を有するPtなどの金属をショットキー電極としてZnO基板上に形成した光起電力型の紫外線センサが提案されている(特許文献1参照)。 There has been proposed a photovoltaic type ultraviolet sensor in which a metal such as Pt having a film thickness exhibiting ultraviolet transparency is formed on a ZnO substrate using a Schottky electrode (see Patent Document 1).
ZnO系半導体上に形成するショットキー電極として、PEDOT:PSSなどの有機物導電材料を用いることにより、Ptなどの一般的な金属電極に比べて、逆バイアス電圧での暗電流が非常に小さく、センサとしての特性が良くなることが示されている(特許文献2参照)。 By using an organic conductive material such as PEDOT: PSS as a Schottky electrode formed on a ZnO-based semiconductor, the dark current at a reverse bias voltage is very small compared to a general metal electrode such as Pt. It has been shown that the characteristics of these are improved (see Patent Document 2).
ZnO系半導体の一部上に絶縁膜からなる台座部が形成され、台座部を覆ってZnO系半導体上に有機物電極が形成され、台座部上方の有機物電極上にワイヤーボンディング用電極が形成された素子構造により、ワイヤーボンディング時におけるワイヤーボンディング用電極の剥離を防止する技術が提案されている(特許文献3参照)。 A pedestal portion made of an insulating film is formed on a part of the ZnO-based semiconductor, an organic electrode is formed on the ZnO-based semiconductor so as to cover the pedestal portion, and an electrode for wire bonding is formed on the organic electrode above the pedestal portion. The technique which prevents peeling of the electrode for wire bonding at the time of wire bonding is proposed by the element structure (refer patent document 3).
有機物電極は、ワイヤーボンディング用金属電極との密着性が弱く、ワイヤーボンディング時にワイヤーボンディング電極が剥離しやすい。 The organic electrode has weak adhesion to the metal electrode for wire bonding, and the wire bonding electrode is easily peeled off during wire bonding.
無極性単結晶基板上に成長させるZnO系半導体層の極性を制御する技術が提案されている(特許文献4参照)。 A technique for controlling the polarity of a ZnO-based semiconductor layer grown on a nonpolar single crystal substrate has been proposed (see Patent Document 4).
本発明の目的は、紫外線受光素子の製造を容易にすることである。 An object of the present invention is to facilitate the manufacture of an ultraviolet light receiving element.
本発明の他の目的は、ワイヤーボンディング用金属電極の有機物電極からの剥離が抑制された新規な構造の紫外線受光素子、及びその製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an ultraviolet light receiving element having a novel structure in which peeling of a metal electrode for wire bonding from an organic electrode is suppressed, and a method for manufacturing the same.
本発明の一観点によれば、紫外線受光素子は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成されたオーミック電極と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成されたショットキー電極とを有する。 According to an aspect of the present invention, an ultraviolet light receiving element includes an insulating substrate, a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed above the insulating substrate, Mg composition of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer a second Mg y Zn 1-y having a Mg composition y lower than x and part of which is removed from the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer The O (0 ≦ y <0.6) layer and the first Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer are exposed from a portion where the first layer is removed. An ohmic electrode formed on the Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer, and the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer. Formed schottky And an electrode.
また、本発明の他の観点によれば、紫外線受光素子は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成されたオーミック電極と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成されたショットキー電極とを有する。 According to another aspect of the present invention, an ultraviolet light receiving element includes an insulating substrate and a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) formed above the insulating substrate. And a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer Second Mg y Zn having a Mg composition y lower than the Mg composition x of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer. A 1-yO (0 ≦ y <0.6) layer, an ohmic electrode formed on the second Mg y Zn 1-yO (0 ≦ y <0.6) layer, and the second The first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) exposed from the portion from which a part of the Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is removed. Formed on the layer And a Ttoki electrode.
また、本発明の他の観点によれば、紫外線受光素子は、導電性基板と、前記導電性基板表面上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成された第1のショットキー電極と、前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成された第2のショットキー電極と、前記導電性基板裏面に形成されたオーミック電極とを有する。 According to another aspect of the present invention, an ultraviolet light receiving element includes a conductive substrate and a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) formed above the surface of the conductive substrate. ) Layer and the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer, and the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) have low Mg composition y than Mg composition x of the layer, a second Mg y part is removed from said first Mg x Zn 1-x O ( 0 <x ≦ 0.6) layer The Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer and the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer are partially exposed and removed. A first Schottky electrode formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer, and the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) on the layer A second Schottky electrode made, the ohmic electrode formed on the conductive substrate backside.
本発明によれば、紫外線受光素子の製造を容易にすることができる。 According to the present invention, it is possible to easily manufacture the ultraviolet light receiving element.
また、本発明によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、有機物電極と絶縁層とにまたがるように形成されていることにより、ワイヤーボンディング用金属電極の剥離が抑制される。 Moreover, according to this invention, peeling of the metal electrode for wire bonding is suppressed because the metal electrode for wire bonding is formed so that it may straddle an organic substance electrode and an insulating layer.
図1(A)は、基板上に積層されるMgxZn1−xO層のMg組成(x)とエッチング速度との関係を示すグラフである。 FIG. 1A is a graph showing the relationship between the Mg composition (x) of the Mg x Zn 1-x O layer laminated on the substrate and the etching rate.
エッチャントとして、王水(HNO3:HCl=1:3)を用いた場合、及びEDTA-2Na(エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム):EDA(エチレンジアミン)=10:1混合溶液(pH=10.6)を用いた場合の、単結晶基板の+C面上に積層されるMgxZn1−xO層のMg組成(x)とエッチング速度との関係をそれぞれ示している。 When using aqua regia (HNO 3 : HCl = 1: 3) as an etchant, and EDTA-2Na (disodium ethylenediaminetetraacetate): EDA (ethylenediamine) = 10: 1 mixed solution (pH = 10.6) ), The relationship between the Mg composition (x) of the Mg x Zn 1-x O layer stacked on the + C plane of the single crystal substrate and the etching rate is shown.
エッチャントとして、EDTA-2Na:EDA=10:1混合溶液(pH=10.6)を用いた場合のエッチング速度は、Mg組成(MgxZn1−xOのx)が「0」では、10nm/min以上であるのに対して、Mg組成が「0.2」では0.1nm/min以下となり、Mg組成が「0.4」では0.01nm/min以下となっており、Mg組成が増加すると、エッチング速度が減少することがわかる。 When an EDTA-2Na: EDA = 10: 1 mixed solution (pH = 10.6) is used as an etchant, the etching rate is 10 nm when the Mg composition ( x of Mg x Zn 1-x O) is “0”. In contrast, when the Mg composition is “0.2”, the Mg composition is 0.1 nm / min or less, and when the Mg composition is “0.4”, the Mg composition is 0.01 nm / min or less. It can be seen that the etch rate decreases as it increases.
また、エッチャントとして、王水(HNO3:HCl=1:3)を用いた場合のエッチング速度は、Mg組成(MgxZn1−xOのx)が「0」では、100nm/min以上であるのに対して、Mg組成が「0.2」では10nm/min以下となり、Mg組成が「0.4」では1nm/min以下となっており、Mg組成が増加すると、エッチング速度が減少することがわかる。 The etching rate when aqua regia (HNO 3 : HCl = 1: 3) is used as an etchant is 100 nm / min or more when the Mg composition ( x of Mg x Zn 1-x O) is “0”. On the other hand, when the Mg composition is “0.2”, it is 10 nm / min or less, and when the Mg composition is “0.4”, it is 1 nm / min or less. As the Mg composition increases, the etching rate decreases. I understand that.
図1(B)は、ZnOとMgOの物性をまとめた表である。 FIG. 1B is a table summarizing the physical properties of ZnO and MgO.
ZnOは、結晶構造が六方晶(hexagonal)で、格子定数がa軸で0.324982nm、c軸で0.520661nmであり、バンドギャップ3.37eV、分子量81.41g/mol、密度5.67g/cm3、融点1975℃、結合エネルギー284kJ/molである。 ZnO has a hexagonal crystal structure, a lattice constant of 0.324982 nm for the a-axis and 0.520661 nm for the c-axis, a band gap of 3.37 eV, a molecular weight of 81.41 g / mol, and a density of 5.67 g / cm 3 , melting point 1975 ° C., binding energy 284 kJ / mol.
MgOは、結晶構造が立方晶(cubic)で、格子定数がa=0.4213nmであり、バンドギャップ7.8eV、分子量40.32g/mol、密度3.585g/cm3、融点3250℃、結合エネルギー3964kJ/molである。 MgO has a cubic crystal structure, a lattice constant of a = 0.4213 nm, a band gap of 7.8 eV, a molecular weight of 40.32 g / mol, a density of 3.585 g / cm 3 , a melting point of 3250 ° C., a bond The energy is 3964 kJ / mol.
このように、MgOの結合エネルギーは、ZnOに比べ10倍以上高く、融点も非常に高い。すなわち化学的に安定な物質と言える。このことから、ZnOとMgOの混晶であるMgZnO結晶は、Mg組成が高くなるに従い、化学的な安定性が向上し、エッチャントが酸であるかアルカリであるかにかかわらずエッチング速度が減少したものと推察される。 Thus, the binding energy of MgO is 10 times higher than that of ZnO, and the melting point is very high. In other words, it can be said to be a chemically stable substance. From this, MgZnO crystal, which is a mixed crystal of ZnO and MgO, improved in chemical stability as the Mg composition increased, and the etching rate decreased regardless of whether the etchant was an acid or an alkali. Inferred.
以上のことから、基板上にMgxZn1−xO層を積層する際に、下地によりMg組成(x)の高いMgxZn1-xO層を形成し、その上に当該下地層よりもMg組成(x)の低いMgxZn1-xO層を形成することにより、下地MgxZn1-xO層がエッチング処理におけるストッパー層として機能する。 From the above, when stacking the Mg x Zn 1-x O layer on a substrate, a high Mg x Zn 1-x O layer of Mg composition (x) is formed by the base, from the base layer thereon In addition, by forming a Mg x Zn 1-x O layer having a low Mg composition (x), the underlying Mg x Zn 1-x O layer functions as a stopper layer in the etching process.
なお、Mg組成xを明示したMgxZn1−xOは、0≦x<0.6のときはウルツ鉱構造となり、0.6≦x≦1のときは岩塩構造となる。なお、Mg組成xが0のMgxZn1−xOはZnOを表す。 The Mg x Zn 1-x O in which the Mg composition x is specified has a wurtzite structure when 0 ≦ x <0.6, and a rock salt structure when 0.6 ≦ x ≦ 1. Incidentally, Mg x Zn 1-x O of Mg composition x 0 represents the ZnO.
なお、ウルツ鉱構造のMgxZn1−xOにおいて、Mg組成xを0から0.6まで大きくすると、エネルギーギャップは3.3eV(波長376nm)から4.4eV(波長282nm)まで大きくなる。また、岩塩構造のMgxZn1−xOにおいて、Mg組成xを0.6から1.0まで大きくすると、エネルギーギャップは5.4eV(波長230nm)から7.8eV(波長159nm)まで大きくなる。エネルギーギャップが大きくなることにより、受光感度波長が短波長側へシフトする。これを利用することにより波長選択が可能となる。 In addition, in Mg x Zn 1-x O having a wurtzite structure, when the Mg composition x is increased from 0 to 0.6, the energy gap increases from 3.3 eV (wavelength 376 nm) to 4.4 eV (wavelength 282 nm). Further, in Mg x Zn 1-x O having a rock salt structure, when the Mg composition x is increased from 0.6 to 1.0, the energy gap increases from 5.4 eV (wavelength 230 nm) to 7.8 eV (wavelength 159 nm). . As the energy gap increases, the light receiving sensitivity wavelength shifts to the short wavelength side. By using this, the wavelength can be selected.
太陽光の紫外線は、UV−A(320〜400nm)、UV‐B(280〜320nm)、及びUV−C(280nm以下)に分類されるが、UV−Cはオゾン層で吸収されて地表まで届かないので、通常の紫外線は、実質的にUV−AとUV‐Bである。UV−Cは、例えば火炎等のみに含まれることになる。なお、エネルギーギャップの大きな岩塩構造のMgxZn1−xOを使用することにより、短波長のUV−C(280nm以下)だけを検知する事が可能となる。従って、例えば、UV−Cを含む炎を検知するための火炎センサとして使用可能となる。 The ultraviolet rays of sunlight are classified into UV-A (320 to 400 nm), UV-B (280 to 320 nm), and UV-C (280 nm or less), but UV-C is absorbed by the ozone layer and reaches the ground surface. Since it does not reach, normal ultraviolet rays are substantially UV-A and UV-B. For example, UV-C is included only in a flame or the like. In addition, it becomes possible to detect only UV-C (280 nm or less) of a short wavelength by using Mg x Zn 1-x O having a rock salt structure with a large energy gap. Therefore, for example, it can be used as a flame sensor for detecting a flame containing UV-C.
以下、Mg組成(x)の高いMgxZn1-xO層をストッパー層として機能させるZnO系紫外線受光素子の積層構造の製造方法について実施例に沿って説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a laminated structure of a ZnO-based ultraviolet light receiving element in which an Mg x Zn 1-x O layer having a high Mg composition (x) functions as a stopper layer will be described with reference to examples.
図2(A)〜図3(C)は、第1の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第1の実施例では、絶縁性の単結晶基板上に、MBE法にて半導体層を成長させる。 FIG. 2A to FIG. 3C are schematic cross-sectional views showing main manufacturing steps of the light receiving element according to the first embodiment. In the first embodiment, a semiconductor layer is grown on an insulating single crystal substrate by the MBE method.
まず、図2(A)に示すように、c面サファイア基板1上に、MgビームとOラジカルビームを同時照射して、MgO層2を厚さ約10nm成長させる。MgO層2の成長条件は、例えば、成長温度650℃、Mgフラックス0.05nm/s、OソースガンのO2流量2sccm/RFパワー300Wとする。
First, as shown in FIG. 2A, an Mg beam and an O radical beam are simultaneously irradiated on a c-
MgO層2は、その上に成長させるZnO系半導体層をZn極性面(+c面)で成長させる極性制御層となる。なお、無極性単結晶基板上方に成長させるZnO系半導体層の極性を、MgO層を介して制御する技術については、特開2005‐197410号公報の「発明を実施するための最良の形態」の項を参照する。
The
次に、図2(B)に示すように、MgO層2上に、Znビーム及びOラジカルビームを同時照射して、ZnOバッファー層3を厚さ約30nm成長させる。ZnOバッファー層3の成長条件は、例えば、成長温度300℃、Znフラックス0.1nm/s、OソースガンのO2流量2sccm/RFパワー300Wとする。ZnOバッファー層3の成長後、結晶性及び表面平坦性改善のため、900℃、30分のアニールを施す。
Next, as shown in FIG. 2B, a
続いて、図2(C)に示すように、ZnOバッファー層3上に、Znビーム、Mgビーム、Oラジカルビーム、及びGaビーム又はAlビームを同時照射して、n型MgxZn1−xO(0<x≦0.6、x>y)層4を厚さ約1〜4μm成長させる。n型MgZnO層4の成長条件は、例えば、成長温度850〜1050℃、Znフラックス0.1〜0.5nm/s、Mgフラックス0.02〜0.15nm/s、OソースガンのO2流量1.0〜3.0sccm/RFパワー200〜300W、Gaセル温度を350〜420℃とする。例えば、Gaセル温度380℃の時、キャリア濃度は6×1017cm−3となり、400℃の時、2×1018cm−3となる。なお、n型MgZnO層4のキャリア濃度は、オーミックコンタクトを形成する観点から下限値は1017cm−3以上が好ましく、結晶性の観点から上限値は5×1018cm−3以下が好ましい。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(D)に示すように、n型MgZnO層4上に、Znビーム、Mgビーム、及びOラジカルビームを同時照射して、アンドープMgyZn1−yO(0≦y<0.6、x>y)層5を例えば厚さ約1〜2μm成長させる。アンドープMgZnO層5の成長条件は、例えば、成長温度850〜1050℃、Znフラックス0.1〜0.5nm/s、Mgフラックス0〜0.1nm/s、OソースガンのO2流量1.0〜3.0sccm/RFパワー200〜300Wとする。なお、アンドープMgZnO層5のキャリア濃度は、ショットキー接合を形成する観点から1016cm−3以下が好ましい。
Next, as shown in FIG. 2D, the n-
第1の実施例による受光素子をUV−A用とする場合は、例えば、n型MgxZn1−xO層4のMg組成(x)を0.35、アンドープMgyZn1−yO層5のMg組成(y)を0に設定する。この場合のn型MgxZn1−xO層4の成長条件は、例えば、成長温度950℃、Znフラックス0.2nm/s、Mgフラックス0.02nm/s、OソースガンのO2流量1.0sccm/RFパワー250W、Gaセル温度380℃である。また、アンドープMgyZn1−yO層5の成長条件は、例えば、成長温度900℃、Znフラックス0.2nm/s、Mgフラックス0nm/s、OソースガンのO2流量2.0sccm/RFパワー300Wである。
When the light receiving element according to the first embodiment is used for UV-A, for example, the Mg composition (x) of the n-type Mg x Zn 1-x O layer 4 is 0.35, and the undoped Mg y Zn 1-y O The Mg composition (y) of the
また、第1の実施例による受光素子をUV−B用とする場合は、例えば、n型MgxZn1−xO層4のMg組成(x)を0.5、アンドープMgyZn1−yO層5のMg組成(y)を0.37に設定する。この場合のn型MgxZn1−xO層4の成長条件は、例えば、成長温度900℃、Znフラックス0.2nm/s、Mgフラックス0.03nm/s、OソースガンのO2流量1.0sccm/RFパワー250W、Gaセル温度380℃である。また、アンドープMgyZn1−yO層5の成長条件は、例えば、成長温度900℃、Znフラックス0.2nm/s、Mgフラックス0.04nm/s、OソースガンのO2流量1.5sccm/RFパワー250Wである。
When the light receiving element according to the first embodiment is used for UV-B, for example, the Mg composition (x) of the n-type Mg x Zn 1-x O layer 4 is 0.5, and the undoped Mg y Zn 1-1 The Mg composition (y) of the y 2
なお、Mg組成は、Mgフラックス、Oラジカル量(O2流量、RFパワー)に依存するとともに、成長温度の高温側(Zn付着係数)にも影響を受ける。したがって、これらの条件を適宜選択することにより、所望のMg組成を得ることができる。例えば、Zn及びMgフラックス一定のもと、Oラジカル量を減らす(O2流量を減らす、RFパワーを落とす)ことにより、Mg組成を高くすることが可能であり、Oラジカル量を増やすことにより、Mg組成を低くすることが可能である。あるいは、Znフラックス及びOラジカル量一定のもと、Mgフラックスを変化させてもよい。さらに、成長温度が900℃まではZnの付着係数が「1」であるが、950℃以上となるとZnの付着係数が減少していくため、同じフラックス条件においてもMg組成が高くなる。 The Mg composition depends on the Mg flux and the amount of O radicals (O 2 flow rate, RF power) and is also affected by the high temperature side (Zn adhesion coefficient) of the growth temperature. Therefore, a desired Mg composition can be obtained by appropriately selecting these conditions. For example, it is possible to increase the Mg composition by reducing the amount of O radicals (reducing the O 2 flow rate, lowering the RF power) under constant Zn and Mg flux, and by increasing the amount of O radicals, It is possible to lower the Mg composition. Alternatively, the Mg flux may be changed with the Zn flux and the O radical amount being constant. Further, the Zn adhesion coefficient is “1” until the growth temperature is 900 ° C., but the Zn adhesion coefficient decreases when the growth temperature is 950 ° C. or higher, so that the Mg composition becomes high even under the same flux conditions.
上述したように、下地層であるn型MgxZn1−xO(0<x≦0.6)層4のMg組成(x)は、その上に積層されるアンドープMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層5のMg組成(y)よりも高く設定(x>y)され、n型MgxZn1−xO層4は、後の図2(F)に示すエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。
As described above, the Mg composition (x) of the n-type Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6)
次に、図2(E)に示すように、アンドープMgZnO層5上の所定領域に、レジストパターンRP11を形成する。レジストパターンRP11は、後の図3(B)に示す工程で有機物電極8が形成される領域を覆う。この状態で、例えば、SiO2を全面にスパッタリングで厚さ300nm堆積し、レジストパターンRP11とともに不要部のSiO2を除去するリフトオフにより、絶縁層6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a resist pattern RP11 is formed in a predetermined region on the
次に、図2(F)に示すように、絶縁層6上及びアンドープMgZnO層5上の所定領域に、レジストパターンRP12を形成する。レジストパターンRP12は、後の工程でオーミック電極7が配置される領域を露出する開口を有する。
Next, as shown in FIG. 2F, a resist pattern RP12 is formed in predetermined regions on the insulating
レジストパターンRP12をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープMgZnO層5をエッチングして、n型MgZnO層4を露出させる。この時、n型MgZnO層4は、エッチングのストッパー層として機能する。その後、レジストパターンRP12を除去して洗浄を行う。なお、酸性又はアルカリ性溶液としては、王水(HNO3:HCl=1:3)、HCl、HNO3、HF、EDTA溶液、バッファードHF、EDTA-2Na:EDA=10:1混合溶液(pH=10.6)等を用いることができる。
Using the resist pattern RP12 as a mask, the
その後、図3(A)に示すように、図2(F)の工程で露出したn型MgZnO層4の一部上に、オーミック電極7を形成する。オーミック電極7の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、EB蒸着により、例えば厚さ50nmのTi層7aを形成し、Ti層7a上に例えば厚さ500nmのAu層7bを積層して、オーミック電極37を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3A, an ohmic electrode 7 is formed on a part of the n-
次に、図3(B)に示すように、レジストパターンRP13を形成する。レジストパターンRP13は、図2(A)の工程で絶縁層6が除去された領域のアンドープMgZnO層5を露出する開口を有する。この実施例では、レジストパターンRP13の縁が、図2(E)の工程で絶縁層6が除去された領域の縁と整合している。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern RP13 is formed. The resist pattern RP13 has an opening exposing the
続いて、UVオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したPEDOT:PSSを、スピンコートにより(加熱処理後の厚さで)例えば厚さ30nm塗布する。レジストパターンRP13とともに不要部のPEDOT:PSSを除去するリフトオフにより、有機物電極(ショットキー電極)8を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば200℃、20分の加熱処理を施す。なお、有機物電極8の加熱処理には、真空乾燥炉、クリーンオーブン等を用いてもよい。
Subsequently, after performing UV ozone cleaning, PEDOT: PSS to which a conductivity increasing agent is added is applied by spin coating (thickness after heat treatment), for example, with a thickness of 30 nm. Organic electrodes (Schottky electrodes) 8 are formed by lift-off to remove unnecessary portions of PEDOT: PSS together with the resist pattern RP13. After lift-off, for example, heat treatment is performed at 200 ° C. for 20 minutes using a hot plate. Note that a vacuum drying furnace, a clean oven, or the like may be used for the heat treatment of the
PEDOT:PSSは、キャリアドーパント兼水分散剤としてポリスチレンスルホン酸(PSS)を含んだ、ポリチオフェン誘導体のポリ3,4‐エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)である。PEDOT:PSSに、導電率増加剤として例えばジメチルスルホキシド(DMSO)を添加して使用することができる。 PEDOT: PSS is a polythiophene derivative poly3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) containing polystyrene sulfonic acid (PSS) as a carrier dopant and water dispersant. For example, dimethyl sulfoxide (DMSO) can be added to PEDOT: PSS as a conductivity increasing agent.
有機物電極8は、アンドープMgZnO層5に対してショットキー電極を形成するとともに、紫外線透過性である。有機物電極8を透過してアンドープMgZnO層5に入射した紫外線により、光起電力が生じる。なお、このような半導体紫外線受光素子では、ショットキー電極を用いることにより、n型半導体層に比べて形成が難しいp型半導体を形成しなくてすむ。
The
次に、図3(C)に示すように、ワイヤーボンディング用金属電極9を形成する。ワイヤーボンディング用金属電極9は、絶縁層6と有機物電極8とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極9と有機物電極8との剥離が抑制される。
Next, as shown in FIG. 3C, a
ワイヤーボンディング用金属電極9の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、EB蒸着により、例えば厚さ50nmのTi層9aを形成し、Ti層9a上に例えば厚さ500nmのAu層9bを積層して、ワイヤーボンディング用金属電極9を形成する。Ti層9aが、絶縁層6との密着層として働く。このようにして、第1実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、受光素子をステム上に接合して、受光装置を作製することができる。
Using a metal mask having an opening in the formation region of the wire
図4(A)〜図5(C)は、第2の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第2の実施例でも、第1の実施例と同様に絶縁性の単結晶基板上に、MBE法にて半導体層を成長させる。第1の実施例との主な相違点は、ZnOバッファー層3上に、アンドープMgxZn1−xO(0<x≦0.6、x>y)層24を形成し、その上に、アンドープMgZnO層24よりもMg組成が低いn型MgyZn1−yO(0≦y<0.6)層25を形成する点である。
FIG. 4A to FIG. 5C are schematic cross-sectional views showing main manufacturing steps of the light receiving element according to the second embodiment. Also in the second embodiment, a semiconductor layer is grown on the insulating single crystal substrate by the MBE method as in the first embodiment. The main difference from the first embodiment is that an undoped Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6, x> y)
まず、c面サファイア基板1上に、例えば第1の実施例と同様な条件で、MgO層2及びZnOバッファー層3を成長させる。その後、図4(A)に示すように、ZnOバッファー層3上に、Znビーム、Mgビーム、及びOラジカルビームを同時照射して、アンドープMgxZn1−xO(0<x≦0.6、x>y)層24を例えば厚さ約1〜2μm成長させる。アンドープMgZnO層24の成長条件は、第1の実施例によるn型MgZnO層4と同様である。ただし、n型不純物はドーピングしない。
First, the
続いて、図4(B)に示すように、アンドープMgZnO層25上に、Znビーム、Mgビーム、Oラジカルビーム、及びGaビーム又はAlビームを同時照射して、n型MgyZn1−yO(0≦y<0.6、x>y)層25を厚さ約0.1〜1μm成長させる。n型MgZnO層25の成長条件は、第1の実施例によるアンドープMgZnO層5と同様である。また、n型不純物をドーピングしてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the
第2の実施例でも、第1の実施例と同様にアンドープMgZnO層24及びn型MgZnO層25のMg組成を調整することにより、UV−A用又はUV−B用のセンサを作製可能である。
Also in the second embodiment, by adjusting the Mg composition of the
その後、図4(C)に示すように、n型MgZnO層25上の所定領域に、レジストパターンRP21を形成する。レジストパターンRP21は、n型MgZnO層25を残す領域を覆う、すなわち、後の図4(E)に示す工程で絶縁層6が形成される領域及び後の図5(B)に示す工程で有機物電極8が形成される領域に開口を有する。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, a resist pattern RP21 is formed in a predetermined region on the n-
レジストパターンRP21をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでn型MgZnO層25をエッチングして、アンドープMgZnO層24を露出させる。この時、アンドープMgZnO層24は、エッチングのストッパー層として機能する。その後、レジストパターンRP21を除去して洗浄を行う。なお、エッチャントは、第1の実施例と同様のものが使用可能である。
Using the resist pattern RP21 as a mask, the n-
次に、図4(E)に示すように、アンドープMgZnO層24上の所定領域及び残存したn型MgZnO層25を覆って、レジストパターンRP22を形成する。レジストパターンRP22は、後の図5(B)に示す工程で有機物電極8が形成される領域を覆う。この状態で、例えば、SiO2を全面にスパッタリングで厚さ300nm堆積し、レジストパターンRP22とともに不要部のSiO2を除去するリフトオフにより、絶縁層6を形成する。
Next, as shown in FIG. 4E, a resist pattern RP22 is formed so as to cover a predetermined region on the
その後、図5(A)に示すように、図4(C)の工程で残したn型MgZnO層25の一部上に、オーミック電極7を形成する。オーミック電極7の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、EB蒸着により、例えば厚さ50nmのTi層7aを形成し、Ti層7a上に例えば厚さ500nmのAu層7bを積層して、オーミック電極37を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the ohmic electrode 7 is formed on a part of the n-
次に、図5(B)に示すように、レジストパターンRP23を形成する。レジストパターンRP23は、図4(C)の工程でn型MgZnO層25が除去され、図4(E)の工程で絶縁層6が除去された領域のアンドープMgZnO層24を露出する開口を有する。続いて、UVオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したPEDOT:PSSを、スピンコートにより(加熱処理後の厚さで)例えば厚さ30nm塗布する。レジストパターンRP23とともに不要部のPEDOT:PSSを除去するリフトオフにより、有機物電極(ショットキー電極)8を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば200℃、20分の加熱処理を施す。
Next, as shown in FIG. 5B, a resist pattern RP23 is formed. The resist pattern RP23 has an opening exposing the
その後、図3(C)に示す工程と同様の工程で、図5(C)に示すように、ワイヤーボンディング用金属電極9(Ti層9a及びAu層9b)を形成する。このようにして、第2実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、受光素子をステム上に接合して、受光装置を作製することができる。
Thereafter, in the same process as shown in FIG. 3C, as shown in FIG. 5C, the wire bonding metal electrode 9 (
図6(A)〜図7(B)は、第3の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第3の実施例による受光素子は、受光感度波長帯域の異なる二つの受光半導体層を有する。第3の実施例では、導電性の単結晶基板を成長基板として用いる。また、例えば、受光半導体層として、ウルツ鉱構造のZnO系半導体を用い、半導体層の成長方法としてMBE法を用いる。 FIG. 6A to FIG. 7B are schematic cross-sectional views showing main manufacturing steps of the light receiving element according to the third embodiment. The light receiving element according to the third embodiment has two light receiving semiconductor layers having different light receiving sensitivity wavelength bands. In the third embodiment, a conductive single crystal substrate is used as a growth substrate. In addition, for example, a ZnO-based semiconductor having a wurtzite structure is used as the light receiving semiconductor layer, and an MBE method is used as a method for growing the semiconductor layer.
図6(A)を参照する。Alが添加されたn型Zn面ZnO(0001)基板31上に、例えば第1の実施例と同様な条件で、ZnOバッファー層33を成長させアニールを行う。その後、ZnOバッファー層33上に、Znビーム、Mgビーム、及びOラジカルビームを同時照射して、アンドープMgxZn1−xO(0.3≦x≦0.6、x>y)層34を例えば厚さ約1〜2μmを成長させる。アンドープMgZnO層34の成長条件は、例えば、成長温度850〜1050℃、Znフラックス0.1〜0.5nm/s、Mgフラックス0.02〜0.15nm/s、OソースガンのO2流量1.0〜3.0sccm/RFパワー200〜300Wである。ただし、Mg組成(x)が、後に積層されるアンドープMgyZn1−yO層35のMg組成(y)よりも高くなるように成長条件を設定する。本実施例では、アンドープMgxZn1−xO層34のMg組成(x)が0.37で、このときエネルギーギャップは4eV(波長としては310nm)となるように成長条件を設定する。
Reference is made to FIG. On the n-type Zn-faced ZnO (0001)
次に、図6(B)に示すように、アンドープMgZnO層34上に、アンドープMgyZn1−yO(0≦y<0.3、x>y)層35を形成する。Znビーム、Mgビーム、及びOラジカルビームを同時照射して、アンドープMgyZn1−yO(0≦y<0.3、x>y)層35を例えば厚さ約1〜2μm成長させる。アンドープMgZnO層35の成長条件は、例えば、成長温度850〜1050℃、Znフラックス0.1〜0.5nm/s、Mgフラックス0〜0.06nm/s、OソースガンのO2流量1.0〜3.0sccm/RFパワー200〜300Wである。なお、Mg組成(y)が、アンドープMgZnO層34のMg組成(x)よりも低くなるように成長条件を設定する。
Next, as illustrated in FIG. 6B, an undoped Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.3, x> y)
なお、本実施例では、アンドープMgyZn1−yO層35のMg組成を「0」として、実質的にアンドープZnO層を形成する。したがって、アンドープMgZnO(Mg0Zn1O)層35のエネルギーギャップは3.3eV(波長としては376nm)となる。
In this example, the Mg composition of the undoped Mg y Zn 1-y O layer 35 is set to “0” to substantially form the undoped ZnO layer. Therefore, the energy gap of the undoped MgZnO (Mg 0 Zn 1 O)
その後、図6(B)に示すように、アンドープMgZnO層35上に、レジストパターンRP31を形成する。レジストパターンRP31は、受光半導体層としてアンドープMgZnO層35を用いる領域を覆い、受光半導体層としてアンドープMgZnO層34を用いる領域を露出する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a resist pattern RP31 is formed on the
続いて、図6(C)に示すように、レジストパターンRP31をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープMgZnO層35をエッチングして、アンドープMgZnO層34を露出させる。その後、レジストパターンRP31を除去する。この時、アンドープMgZnO層34は、エッチングのストッパー層として機能する。なお、エッチャントは、第1の実施例と同様のものが使用可能である。
Subsequently, as shown in FIG. 6C, the
次に、図6(D)に示すように、アンドープMgZnO層35及び露出したアンドープMgZnO層35上に、レジストパターンRP32を形成する。レジストパターンRP32は、後の工程で、アンドープMgZnO層34上に配置される有機物電極38Aの形成領域、及びアンドープMgZnO層35上に配置される有機物電極38Bの形成領域を覆う。この状態で、例えば、SiO2を全面にスパッタリングで厚さ300nm堆積し、レジストパターンRP32とともに不要部のSiO2を除去するリフトオフにより、絶縁層36を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 6D, a resist pattern RP <b> 32 is formed on the
次に、図6(E)に示すように、レジストパターンRP33を形成する。レジストパターンRP33は、アンドープMgZnO層34上の有機物電極38Aの形成領域、及び、アンドープMgZnO層35上の有機物電極38Bの形成領域をそれぞれ露出する開口を有する。
Next, as shown in FIG. 6E, a resist pattern RP33 is formed. The resist pattern RP33 has openings that expose the formation region of the
UVオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したPEDOT:PSSを、スピンコートにより(加熱処理後の厚さで)例えば厚さ30nm塗布する。レジストパターンRP33とともに不要部のPEDOT:PSSを除去するリフトオフにより、アンドープMgZnO層34上に有機物電極38Aを、アンドープMgZnO層35上に有機物電極38Bを形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば200℃、20分の加熱処理を施す。
After performing UV ozone cleaning, PEDOT: PSS to which a conductivity increasing agent is added is applied by spin coating (thickness after heat treatment), for example, with a thickness of 30 nm. The
次に、図7(A)に示すように、アンドープMgZnO層34上方にワイヤーボンディング用金属電極39Aを形成するとともに、アンドープMgZnO層35上方にワイヤーボンディング用金属電極39Bを形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, a wire
ワイヤーボンディング用金属電極39Aは、絶縁層36と有機物電極38Aとにまたがるように配置され、ワイヤーボンディング用金属電極39Bは、絶縁層36と有機物電極38Bとにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極39Aと有機物電極38Aとの剥離や、ワイヤーボンディング用金属電極39Bと有機物電極38Bとの剥離が抑制される。
The wire
ワイヤーボンディング用金属電極39Aの形成領域、及びワイヤーボンディング用金属電極39Bの形成領域に開口を有する金属マスクを用い、EB蒸着により、例えば厚さ50nmのTi層39aを形成し、Ti層39a上に例えば厚さ500nmのAu層39bを積層して、ワイヤーボンディング用金属電極39A及び39Bを形成する。
Using a metal mask having openings in the formation region of the wire
本実施例では、アンドープMgZnO層34とアンドープMgZnO層35とにまたがって形成された部分の絶縁層36上に、ワイヤーボンディング用金属電極39A及び39Bを配置している。
In this embodiment, wire
その後、図7(B)に示すように、ZnO基板31の裏面上に、例えば厚さ10nmのTi層37aを形成し、Ti層37a上に例えば厚さ500nmのAu層37bを積層して、オーミック電極37を形成する。このようにして、第3の実施例による受光素子が作製される。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, a
第3の実施例による受光素子は、受光半導体層をアンドープMgZnO層34とする受光素子部分LSAと、受光半導体層をアンドープMgZnO層35とする受光素子部分LSBとを含む。
The light receiving element according to the third embodiment includes a light receiving element portion LSA whose light receiving semiconductor layer is an
ワイヤーボンディング用金属電極39Aが、有機物電極38Aを介して、アンドープMgZnO層34に電気的に接続され、ワイヤーボンディング用金属電極39Bが、有機物電極38Bを介して、アンドープMgZnO層35に電気的に接続されている。オーミック電極37が、アンドープMgZnO層34とアンドープMgZnO層35の両方に電気的に接続されて、両受光素子部分LSA及びLSBで共通である。
The wire
その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第3の実施例による受光素子をステム上に接合して、第3の実施例による受光装置を作製することができる。 Then, the light receiving device according to the third embodiment can be manufactured by bonding the light receiving element according to the third embodiment on the stem by die bonding and wire bonding.
第3実施例による受光素子は、例えば、日焼け対策のために太陽光の紫外線を測定する測定器に利用できる。上述のように、太陽光の紫外線は、実質的にUV−A(320〜400nm)とUV‐B(280〜320nm)である。 The light receiving element according to the third embodiment can be used, for example, in a measuring instrument that measures the ultraviolet rays of sunlight to prevent sunburn. As described above, the ultraviolet rays of sunlight are substantially UV-A (320 to 400 nm) and UV-B (280 to 320 nm).
受光半導体層をアンドープMgZnO層34とする受光素子部分LSAは、波長376nm以下の紫外線に受光感度があるので、UV−A(320〜400nm)及びUV‐B(280〜320nm)の測定に適する。
The light receiving element portion LSA in which the light receiving semiconductor layer is an
一方、受光半導体層をアンドープMgZnO層35とする受光素子部分LSBは、例えばMg組成を0.37として波長310nm以下(また例えばMg組成を0.31として波長320nm以下)の紫外線に受光感度があるので、UV‐B(280〜320nm)の測定に適する。受光素子部分LSAで測定された光電流から、受光素子部分LSBで測定された光電流を差し引くことにより、UV−Aの強さも見積もることができる。
On the other hand, the light receiving element portion LSB in which the light receiving semiconductor layer is an
このように、ある受光半導体層の一部上に、この受光半導体層と同一結晶構造でエネルギーギャップの異なる他の受光半導体層をエピタキシャル成長させることにより、同一基板上に、受光感度波長帯域の異なる複数の受光素子部分を作ることができる。 As described above, by epitaxially growing another light receiving semiconductor layer having the same crystal structure as that of the light receiving semiconductor layer and having a different energy gap on a part of the light receiving semiconductor layer, a plurality of light receiving sensitivity wavelength bands different from each other on the same substrate. The light receiving element portion can be made.
図8(A)〜(D)は、第4の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第4の実施例でも、第1及び第2の実施例と同様に絶縁性の成長基板上に、MBE法にて半導体層を成長させる。第1の実施例との主な相違点は、ワイヤーボンディング用電極が絶縁性基板上に形成されている点である。 8A to 8D are schematic cross-sectional views showing main manufacturing steps of the light receiving element according to the fourth embodiment. Also in the fourth embodiment, a semiconductor layer is grown on the insulating growth substrate by the MBE method as in the first and second embodiments. The main difference from the first embodiment is that a wire bonding electrode is formed on an insulating substrate.
まず、第1の実施例と同様な条件で、図8(A)に示すように、c面サファイア基板1上に、MgO層42を成長させ、MgO層42上にZnOバッファー層43を成長させアニールを行い、ZnOバッファー層43上にn型MgZnO層44を成長させ、n型MgZnO層44上にアンドープMgZnO層45を成長させる。MgO層42上方のZnO系半導体層は、Zn面で成長する。
First, under the same conditions as in the first embodiment, an
なお、第4の実施例でも、第1の実施例と同様に、下地層であるn型MgxZn1−xO(0<x≦0.6)層44のMg組成(x)は、その上に積層されるアンドープMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層45のMg組成(y)よりも高く設定(x>y)され、n型MgxZn1−xO層44は、後の図8(A)に示すエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。
In the fourth embodiment, as in the first embodiment, the Mg composition (x) of the n-type Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6)
その後、図8(A)に示すように、アンドープMgZnO層45上に、レジストパターンRP41を形成する。レジストパターンRP41は、後の工程でオーミック電極47Oが配置される領域を露出する開口を有する。レジストパターンRP41をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープMgZnO層45をエッチングして、n型MgZnO層44を露出させる。この時、n型MgZnO層44は、エッチングのストッパー層として機能する。なお、エッチャントは、第1の実施例と同様のものが使用可能である。その後、レジストパターンRP41を除去して洗浄を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 8A, a resist pattern RP41 is formed on the
次に、図8(B)に示すように、レジストパターンRP42を形成する。レジストパターンRP42は、後の工程で形成されるワイヤーボンディング用金属電極47Wにワイヤーボンディングが行われる領域を露出する開口を有する。レジストパターンRP42をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液でアンドープMgZnO層45、n型MgZnO層44、ZnOバッファー層43、及びMgO層42をエッチングして、サファイア基板41を露出させる。エッチャントは図8(A)に示すエッチング工程と同様のものが使用可能である。また、ドライエッチングを用いてもよい。その後、レジストパターンRP42を除去して洗浄を行う。
Next, as shown in FIG. 8B, a resist pattern RP42 is formed. The resist pattern RP42 has an opening that exposes a region where wire bonding is performed on a wire
次に、図8(C)に示すように、レジストパターンRP43を形成する。レジストパターンRP43は、有機物電極48の形成領域を露出する開口を有する。UVオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したPEDOT:PSSを、スピンコートにより(加熱処理後の厚さで)例えば厚さ30nm塗布する。レジストパターンRP43とともに不要部のPEDOT:PSSを除去するリフトオフにより、有機物電極48を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば200℃、20分の加熱処理を施す。
Next, as shown in FIG. 8C, a resist pattern RP43 is formed. The resist pattern RP43 has an opening exposing a region where the
有機物電極48は、アンドープMgZnO層45の上面と、アンドープMgZnO層45、n型MgZnO層44、ZnOバッファー層43、及びMgO層42の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、図8(B)のエッチング工程で露出したサファイア基板41上に達する。
The
次に、図8(D)に示すように、オーミック電極47O及びワイヤーボンディング用金属電極47Wを形成する。なお、後の工程でオーミック電極47Oもワイヤーボンディングされるが、ワイヤーボンディング用金属電極47Wの方を、単にワイヤーボンディング用金属電極47Wと呼ぶこととする。
Next, as shown in FIG. 8D, an ohmic electrode 47O and a wire
オーミック電極47Oの形成領域と、ワイヤーボンディング用金属電極47Wの形成領域に開口を有する金属マスクを用い、EB蒸着により、例えば厚さ10nmのTi層47aを形成し、Ti層47a上に例えば厚さ500nmのAu層47bを積層して、オーミック電極47O及びワイヤーボンディング用金属電極47Wを同時形成する。
Using a metal mask having openings in the formation region of the ohmic electrode 47O and the formation region of the wire
オーミック電極47Oは、図8(A)のエッチング工程で露出したn型MgZnO層44上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極47Wは、アンドープMgZnO層45の上面上の有機物電極48の縁部と、アンドープMgZnO層45、n型MgZnO層44、ZnOバッファー層43、及びMgO層42の積層側面上の有機物電極48を覆い、さらに、図8(B)のエッチング工程で露出したサファイア基板41を覆って形成される。
The ohmic electrode 47O is formed on the n-
ワイヤーボンディング用金属電極47Wは、有機物電極48上から、絶縁性下地であるサファイア基板41上に延在するように配置され、透光領域を確保するため有機物電極48の一部上を覆い、サファイア基板41の上方部分に、ワイヤーボンディング領域となる程度の広い面積を確保する。Ti層47aが、絶縁性下地であるサファイア基板41との密着層として働く。
The wire
有機物電極48が、アンドープMgZnO層45の上面、及び、アンドープMgZnO層45、n型MgZnO層44、ZnOバッファー層43、及びMgO層42の積層側面を覆っているので、ワイヤーボンディング用金属電極47Wが導電性ZnO層43〜45と接触する短絡が防止されている。
Since the
このようにして、第4の実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第4の実施例による受光素子をステム上に接合して、第4の実施例による受光装置を作製することができる。 In this manner, the light receiving element according to the fourth embodiment is manufactured. Then, the light receiving device according to the fourth embodiment can be manufactured by bonding the light receiving element according to the fourth embodiment onto the stem by die bonding and wire bonding.
以上、本発明の第1〜第3の実施例によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、絶縁層と有機物電極とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極と有機物電極との剥離が抑制される。 As mentioned above, according to the 1st-3rd Example of this invention, the metal electrode for wire bonding is arrange | positioned so that an insulating layer and an organic substance electrode may be straddled. Thereby, peeling with the metal electrode for wire bonding and an organic substance electrode is suppressed.
また、本発明の第4の実施例によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、サファイア基板と有機物電極とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極と有機物電極との剥離が抑制される。 According to the fourth embodiment of the present invention, the wire bonding metal electrode is disposed so as to straddle the sapphire substrate and the organic electrode. Thereby, peeling with the metal electrode for wire bonding and an organic substance electrode is suppressed.
また、本発明の実施例によれば、下地層であるMgxZn1−xO層のMg組成(x)を、その上に積層されるMgyZn1−yO層のMg組成(y)よりも高く設定するので、下地層であるMgxZn1−xO層は、後のエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。よって、半導体積層構造及半導体紫外線受光素子の製造が容易になる。 Further, according to the embodiment of the present invention, the Mg composition (x) of the Mg x Zn 1-x O layer as the underlayer is changed to the Mg composition (y) of the Mg y Zn 1-y O layer laminated thereon. ), The underlying layer Mg x Zn 1-x O layer functions as a stopper layer in the subsequent etching process. Therefore, it becomes easy to manufacture the semiconductor laminated structure and the semiconductor ultraviolet light receiving element.
以上説明した実施例では、有機物電極(PEDOT:PSS)の導電率増加剤として、ジメチルスルホキシド(DMSO)を添加して使用したが、エチレングリコールや1‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP)などの非プロトン性極性溶媒を使用してもよい。 In the examples described above, dimethyl sulfoxide (DMSO) was added and used as a conductivity increasing agent for the organic electrode (PEDOT: PSS). However, non-ethylene glycol, 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like were used. Protic polar solvents may be used.
また、有機物電極形成において、スピンコートによりPEDOT:PSSを塗布し、リフトオフしてパターン形成したが、スクリーン印刷用の導電性ポリマーを使用して、スクリーン印刷により直接パターン形成してもよい。スクリーン印刷用の導電性ポリマーもポリチオフェン誘導体から形成されている。 Further, in the organic electrode formation, PEDOT: PSS was applied by spin coating, and the pattern was formed by lift-off. However, the pattern may be formed directly by screen printing using a conductive polymer for screen printing. Conductive polymers for screen printing are also formed from polythiophene derivatives.
なお、上述の実施例では、ショットキー電極を形成したが、これに限らない。 In the above embodiment, the Schottky electrode is formed, but the present invention is not limited to this.
また、ワイヤーボンディング用金属電極の形成される絶縁層として、SiO2を使用したが、例えば、SiON、Si3N4、Al2O3、MgOを使用してもよい。絶縁層形成方法として、スパッタリングを使用したが、例えば熱化学気相堆積(CVD)、プラズマCVD、低圧(LP)CVD等を用いてもよい。
Further, as an insulating layer formed of the wire-bonding metal electrodes, but using SiO 2, for example, SiON, Si 3 N 4, Al 2
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1 サファイア基板
2、42 MgO層
3、33、43 ZnOバッファー層
4、25、44 n型MgZnO層
5、24、34、35、45 アンドープMgZnO層
6、36 絶縁層
7、37、47O オーミック電極
8、38、48 有機物電極
9、39、47W ワイヤーボンディング用金属電極
31 ZnO基板
RP11〜RP43 レジストパターン
LSA、LSB 受光素子部分
1
Claims (6)
前記絶縁性基板上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成されたオーミック電極と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。 An insulating substrate;
A first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed above the insulating substrate;
Mg composition of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer a second Mg y Zn 1-y having a Mg composition y lower than x and part of which is removed from the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer An O (0 ≦ y <0.6) layer;
The first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦) exposed from the part from which a part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is removed. 0.6) an ohmic electrode formed on the layer;
And an Schottky electrode formed on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer.
前記絶縁性基板上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成されたオーミック電極と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。 An insulating substrate;
A first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed above the insulating substrate;
Mg composition of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer a second Mg y Zn 1-y having a Mg composition y lower than x and part of which is removed from the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer An O (0 ≦ y <0.6) layer;
An ohmic electrode formed on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer;
The first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦) exposed from the part from which a part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is removed. 0.6) An ultraviolet light receiving element having a Schottky electrode formed on the layer.
前記導電性基板表面上方に形成された第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成され、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有し、一部が前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上から除去されている第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部が除去された部分から露出している前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に形成された第1のショットキー電極と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に形成された第2のショットキー電極と、
前記導電性基板裏面に形成されたオーミック電極と
を有する紫外線受光素子。 A conductive substrate;
A first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed above the surface of the conductive substrate;
Mg composition of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer formed on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer a second Mg y Zn 1-y having a Mg composition y lower than x and part of which is removed from the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer An O (0 ≦ y <0.6) layer;
The first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦) exposed from the part from which a part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is removed. 0.6) a first Schottky electrode formed on the layer;
A second Schottky electrode formed on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer;
An ultraviolet light receiving element having an ohmic electrode formed on the back surface of the conductive substrate.
前記絶縁性基板上方に、第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層を形成する工程と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有する第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層を形成する工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部をエッチングして、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。 Preparing an insulating substrate; and
Forming a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer on the insulating substrate;
From the Mg composition x of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer Forming a second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer having a lower Mg composition y;
A part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is etched to form the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer. A step of exposing a part of
Forming an ohmic electrode on a portion of the exposed first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer;
And a step of forming a Schottky electrode on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer.
前記絶縁性基板上方に、第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層を形成する工程と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有する第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層を形成する工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部をエッチングして、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部を露出させる工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記露出させた第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。 Preparing an insulating substrate; and
Forming a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer on the insulating substrate;
From the Mg composition x of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer Forming a second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer having a lower Mg composition y;
A part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is etched to form the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer. A step of exposing a part of
Forming an ohmic electrode on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer;
And a step of forming a Schottky electrode on a part of the exposed first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer.
前記導電性基板表面上方に、第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層を形成する工程と、
前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層上に、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層のMg組成xよりも低いMg組成yを有する第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層を形成する工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層の一部をエッチングして、前記第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第1のMgxZn1−xO(0<x≦0.6)層の一部上に、第1のショットキー電極を形成する工程と、
前記第2のMgyZn1−yO(0≦y<0.6)層上に、第2のショットキー電極を形成する工程と、
前記導電性基板裏面に、オーミック電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。 Preparing a conductive substrate;
Forming a first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer above the conductive substrate surface;
From the Mg composition x of the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer on the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer Forming a second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer having a lower Mg composition y;
A part of the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer is etched to form the first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer. A step of exposing a part of
Forming a first Schottky electrode on a part of the exposed first Mg x Zn 1-x O (0 <x ≦ 0.6) layer;
Forming a second Schottky electrode on the second Mg y Zn 1-y O (0 ≦ y <0.6) layer;
A method of manufacturing an ultraviolet light receiving element, comprising: forming an ohmic electrode on the back surface of the conductive substrate.
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