KR101639780B1 - 자외선 광 검출 소자 - Google Patents

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Abstract

자외선 광 검출 소자가 개시된다. 상기 자외선 광 검출 소자는, 기판, 상기 기판 상에 위치하는 제1 질화물층, 상기 제1 질화물층 상에 위치하는 부 광흡수층, 상기 부 광흡수층 상에 위치하는 주 광흡수층, 및 상기 주 광흡수층 상에 위치하는 쇼트키 접합층을 포함하며, 상기 부 광흡수층은 상기 주 광흡수층보다 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물층을 포함한다. 이에 따라, 신뢰성 및 검출 특성이 우수한 자외선 광 검출 소자가 제공될 수 있다.

Description

자외선 광 검출 소자{UV LIGHT PHOTO-DETECTING DEVICE}
본 발명은 광 검출 소자에 관한 것으로, 특히, 자외선 영역의 광에 대한 검출 정확성이 향상된 자외선 광 검출 소자에 관한 것이다.
광 검출 소자는 광이 인가되면 전류가 흐르는 원리를 이용하여 작동하는 소자로서, 최근 반도체를 이용한 광 검출 소자가 활용되고 있다. 특히, 자외선 광을 검출하는 반도체 광 검출 소자는 상업, 의학, 군수, 통신 등 여러 분야에서 응용이 가능하여 그 중요도가 높다. 반도체 광 검출 소자는, 조사된 광에 의해 반도체 내의 전자와 정공의 분리에 의해 공핍 영역(depletion region)이 발생되고, 이로 인해 발생된 전자의 흐름에 따라 전류가 흐르는 원리를 이용한다.
종래에, 실리콘을 이용하여 제조된 반도체 광 검출 소자가 이용되었으나, 실리콘을 이용하여 제조된 반도체 광 검출 소자는 구동을 위하여 높은 인가 전압이 요구되고, 검출 효율이 낮은 단점이 있다. 특히, 자외선 광을 검출하는 반도체 광 검출 소자를 실리콘을 이용하여 제조하는 경우, 자외선 광뿐만 아니라 가시광 및 적외선 광에 대해서도 높은 민감도를 갖는 실리콘의 특성으로 인하여 광 검출 효율이 떨어진다. 또한, 실리콘을 이용한 자외선 광 검출 소자는 열적, 화학적으로 불안정하다.
이에, 질화물계 반도체를 이용한 광 검출 소자가 제안되었다. 질화물계 반도체를 이용한 광 검출 소자는 실리콘 광 검출 소자에 비해 높은 반응도 및 반응 속도, 낮은 노이즈 레벨, 높은 열적, 화학적 안정성을 갖는다. 질화물계 반도체들 중, 특히, AlGaN을 광 흡수층으로 이용한 광 검출 소자는 자외선 광 검출 소자로서 우수한 특성을 보여준다.
한편, 자외선 광 검출 소자는 태양으로부터 지상에 이르는 태양광의 자외선 지수를 측정할 때 이용될 수 있다. 인체의 피부가 자외선에 노출되면, 일광화상, 홍반 현상, 색소 침착, 피부암, 피부 노화 등을 발생시킬 수 있기 때문에, 광 검출 소자로 자외선 지수를 측정하여 이를 일기예보 등에 반영한다. 특히, 280 내지 320nm의 파장을 갖는 자외선B(UVB) 광은 일광 화상, 홍반 현상 등을 발생시킬 수 있으며, 320 내지 400nm의 파장을 갖는 자외선A(UVA) 광은 피부 노화, 피부암 등을 발생시킬 수 있다.
종래에, 인체에 홍반(erythema)을 발생시킬 수 있는 자외선광의 노출 정도를 나타낸 홍반 곡선(erythema curve)이 알려져 있다. 도 1에는 태양광으로부터 전달되는 각 파장대의 반응도와 홍반 곡선이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 홍반 현상을 유발하는 가장 큰 인자는 280 내지 320nm 파장의 자외선B 광임을 알 수 있다. 이러한 홍반 곡선의 경향과 동일한 경향의 광 검출 수준을 갖는 광 검출 소자를 이용하여 특정 광을 검출하면, 상기 특정 광이 인체의 피부에 미치는 영향을 비교적 정확하게 예측할 수 있다.
그런데, 종래의 자외선 광 검출 소자는, 상기 홍반 곡선보다 낮은 수준의 반응도를 보인다. 특히, 종래의 자외선 광 검출 소자는 자외선A 및 자외선B 영역에서의 반응도가 홍반 곡선보다 낮아, 측정의 신뢰성이 떨어지며, 정확한 자외선 지수 측정 데이터를 제공하지 못한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자외선 광에 대한 우수한 광 검출 특성을 가져, 정확한 자외선 지수를 측정할 수 있는 자외선 광 검출 소자를 제공하는 것이다.
상기 자외선 광 검출 소자는, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 질화물층; 상기 제1 질화물층 상에 위치하는 부 광흡수층; 상기 부 광흡수층 상에 위치하는 주 광흡수층; 및 상기 주 광흡수층 상에 위치하는 쇼트키 접합층을 포함하며, 상기 부 광흡수층은 상기 주 광흡수층보다 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물층을 포함한다.
또한, 상기 부 광흡수층은 AlGaN층을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 부 광흡수층은 다층 구조층을 포함할 수 있고, 상기 다층 구조층은 적어도 하나의 AlGaN층을 포함할 수 있다.
상기 다층 구조층은 서로 다른 조성비를 갖는 적어도 2 이상의 상기 질화물층이 반복 적층된 것일 수 있다.
상기 다층 구조층은 AlGaN층/AlGaN층, AlGaN층/GaN층, AlGaN층/InGaN층, 및 AlGaN층/AlInGaN층이 반복 적층된 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 다층 구조층은, AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함할 수 있고, 상기 x는 y보다 클 수 있다.
상기 부 광흡수층은 320 내지 395nm 파장의 광을 흡수할 수 있다.
상기 주 광흡수층은 AlGaN층을 포함할 수 있다.
상기 주 광흡수층은 다층 구조를 포함할 수 있고, 상기 다층 구조는 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함할 수 있으며, 상기 x는 y보다 클 수 있다.
상기 주 광흡수층의 두께는 50 내지 200nm일 수 있고, 상기 부 광흡수층의 두께는 60 내지 100nm일 수 있다.
상기 자외선 광 검출 소자는, 상기 기판과 상기 제1 질화물층 사이에 위치하는 제2 질화물층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층보다 낮은 온도에서 성장된 것일 수 있다.
상기 자외선 광 검출 소자는, 상기 광 흡수층과 상기 쇼트키 접합층 사이에 위치하는 캡층을 더 포함할 수 있고, 상기 캡층은 Mg 도핑된 질화물층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 자외선 광 검출 소자가 주 광흡수층과 상기 주 광흡수층에서 흡수하는 광보다 장파장의 광을 흡수할 수 있는 부 광흡수층을 포함함으로써, 신뢰성이 우수하고, 검출 오류 빈도가 낮은 자외선 광 검출 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 자외선 광 검출 소자의 파장 대비 반응도 곡선은 홍반 곡선에 대체로 유사하게 대응되므로, 본 발명의 자외선 광 검출 소자를 이용하여 자외선을 측정하여 비교적 정확한 자외선 지수(UV Index)를 얻을 수 있다.
도 1은 태양광 및 홍반 곡선의 파장 대비 반응도를 나타내는 그래프이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 광 검출 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하 설명되는 반도체층들에 대한 각 조성비, 성장 방법, 성장 조건, 두께 등은 예시에 해당하며, 하기 설명들이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, AlInGaN로 표기되는 경우, Al, In 및 Ga의 조성비는 통상의 기술자의 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 또한, 이하 설명되는 반도체층들은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자"라 한다.)에게 일반적으로 알려진 다양한 방법을 이용하여 성장될 수 있으며, 예를 들어, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 기술을 이용하여 성장될 수 있다. 다만, 이하 설명되는 실시예에서는, 반도체층들은 MOCVD를 이용하여 동일한 챔버 내에서 성장된 것으로 설명되고, 챔버 내에 유입되는 소스 가스들은 조성비에 따라 통상의 기술자에게 알려진 소스 가스들을 이용할 수 있으나, 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 광 검출 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면,상기 자외선 광 검출 소자는, 기판(110), 제1 질하물층(130), 부 광흡수층(140), 주 광흡수층(150), 및 쇼트키 접합층(160)을 포함한다. 나아가, 상기 자외선 광 검출 소자는 제2 질화물층(120), 제1 및 제2 전극(171, 173)을 더 포함할 수 있다.
기판(110)은 상기 광 검출 소자의 하부에 위치하며, 기판(110) 상에 위치되는 반도체층들을 성장시킬 수 있는 기판이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어 기판, SiC 기판, ZnO 기판, GaN 기판 또는 AlN 기판과 같은 질화물계 기판을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 기판(110)은 사파이어 기판일 수 있다.
제1 질화물층(130)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다. 제1 질화물층(130)은 질화물계 반도체층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, GaN층을 포함할 수 있다. 제1 질화물층(130)은 Si와 같은 불순물을 더 포함하여 n형으로 도핑되거나 또는 언도핑될(undpoed) 수 있다. 질화물계 반도체는 언도핑된 상태에서도 n형의 특성을 가질 수 있으므로, 필요에 따라 도핑의 여부를 결정할 수 있다. 제1 질화물층(130)이 Si를 포함하여 n형 도핑된 경우, 상기 Si의 도핑농도는 1×108 이하일 수 있다. 한편, 제1 질화물층(130)은 약 2㎛의 두께를 가질 수 있다.
제1 질화물층(130)은 상대적으로 고온에서 성장될 수 있으며, 예를 들어, 약 1050℃의 온도 및 100 Torr의 압력 내의 챔버에 Ga 소스와 N 소스를 주입하여 MOCVD를 이용하여 성장시킬 수 있다.
또한, 제1 질화물층(130)은 그 상면이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있고, 상기 노출된 영역 상에 제2 전극(173)이 위치할 수 있다.
한편, 제1 질화물층(130)과 기판(110) 사이에는 제2 질화물층(120)이 더 위치될 수 있다. 제2 질화물층(120)은 제1 질화물층(130)과 유사한 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 GaN층을 포함할 수 있다.
제2 질화물층(120)은 약 25nm의 두께를 가질 수 있고, 제1 질화물층(130)에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 성장된 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 질화물층(120)은 약 550℃ 온도 및 100Torr의 압력 내의 챔버에 Ga 소스와 N 소스를 주입하여 MOCVD를 이용하여 성장시킬 수 있다.
제2 질화물층(120)은 상대적으로 저온에서 성장됨으로써, 제1 질화물층(130)의 결정성을 우수하게 하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제2 질화물층(120)이 기판(110)과 제1 질화물층(130) 사이에 위치함으로써, 제1 질화물층(130)의 광학적, 전기적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 기판(110)이 사파이어 기판과 같은 이종 기판일 경우, 제2 질화물층(120)은 제1 질화물층(130)이 성장될 수 있는 시드층 역할을 할 수도 있다.
부 광흡수층(140), 및 주 광흡수층(150)은 제1 질화물층(130)의 상에 부분적으로 위치할 수 있으며, 이하, 구체적으로 설명한다.
먼저, 주 광흡수층(150)은 부 광흡수층(140) 상에 위치한다. 주 광흡수층(150)은 공핍층이 형성되는 주 영역이며, 따라서, 주 광흡수층(150)의 원소 조성 및 두께 등에 의해 공핍층에 의해 검출되는 광의 파장이 결정될 수 있다.
주 광흡수층(150)은 MOCVD를 이용하여 성장되어 형성될 수 있다. 주 광흡수층(150)은 질화물 반도체를 포함할 수 있고, 특히, Al을 포함하는 질화물 반도체를 포함할 수 있다. 질화물 반도체층은 함유하는 3족 원소의 종류에 따라 에너지 밴드갭의 크기가 결정되므로, 광 검출 소자에서 검출하고자 하는 광의 파장을 고려하여 주 광 흡수층(150)의 질화물 반도체 물질이 결정될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 예를 들어, 주 광흡수층(150)은 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1)을 포함할 수 있고, 상기 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1)은 295 내지 310nm의 파장대에 대응하는 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 이에 따라, 약 300 내지 320nm 파장의 광에 대한 상기 자외선 광 검출 소자의 반응도는 홍반 곡선과 대체로 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 주 광흡수층(150)은 다층 구조를 포함할 수도 있으며, 상기 다층 구조는 상부에서 하부 방향으로 Al의 조성비가 커지는 복수의 AlGaN층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 복수의 AlGaN층에 있어서, 상부에 위치하는 AlGaN층은 그 하부에 위치하는 AlGaN층에 비해 짧은 파장의 광을 흡수할 수 있다.
예를 들어, 상기 다층 구조는 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함할 수 있고, 상기 x는 y보다 작을 수 있다. 이에 따라, 주 광흡수층(150)의 파장에 따른 반응도를 홍반 곡선에 더욱 유사하도록 조절할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다층 구조는 Al 조성비가 순차적으로 증가하거나 감소하는 3개 이상의 층을 포함할 수 있다.
주 광흡수층(150)의 두께는 약 50 내지 200nm일 수 있으며, 주 광흡수층(150)이 상기 두께로 형성됨으로써 광 검출 효율을 향상시킬 수 있고, 또한, 주 광흡수층(150)의 결정질을 향상시킴과 동시에 부 광흡수층(140)에 의해 광이 흡수될 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로, 주 광흡수층(150)의 두께가 50nm 미만으로 형성되면, 그 두께가 너무 얇아 주 광흡수층(150)에 의한 광 검출 효율이 떨어질 수 있다. 또한, 주 광흡수층(150)의 두께가 200nm 이상인 경우, Al의 조성비가 높아지면 주 광흡수층(150)에 크랙이 발생할 수 있고, 또한, 공핍층이 부 광흡수층(140)까지 확장되지 않아 부 광흡수층(140)에 의한 광 검출 효과가 발생하지 않을 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
부 광흡수층(140)은 제1 질화물층(130)과 주 광흡수층(150) 사이에 위치할 수 있다.
부 광흡수층(140)은 (Al, In, Ga)N을 포함하는 2원 내지 4원계 질화물 반도체층을 포함할 수 있으며, 아울러, 주 광흡수층(150)에 비해 상대적으로 더 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주 광흡수층(150)이 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1)을 포함하는 경우, 부 광흡수층(140)은 상기 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1)에 비해 낮은 Al 조성비를 갖는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1, y＜x) 또는 InGaN층을 포함할 수 있다. 따라서, 부 광흡수층(140)은 주 광흡수층(150)에 비해 더 긴 파장의 광을 흡수할 수 있고, 특히, 약 320 내지 395nm 파장대의 광을 흡수할 수 있다.
부 광흡수층(140)은 약 60 내지 100nm의 두께를 가질 수 있다. 부 광흡수층(140)이 60nm보다 작은 두께를 갖는 경우, 공핍층이 제1 질화물층(130)까지 확장되어 상기 자외선 광 검출 소자가 자외선 광에 대해서도 검출 반응 특성을 가질 수 있다. 이러한 경우 자외선 광 검출 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다.
본 발명의 자외선 광 검출 소자에 따르면, 공핍층이 주 광흡수층(150)에 더하여 부 광흡수층(140)까지 형성될 수 있고, 이에 따라, 주 광흡수층(150) 및 부 광흡수층(140)이 광 검출에 관여할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 부 광흡수층(140)은 주 광흡수층(150)에 비해 더 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물 반도체층을 포함함으로써, 약 320 내지 395nm 파장대의 광에 대해서도 상대적으로 높은 반응도를 갖는다. 따라서, 자외선A 및 자외선B 영역의 광에 있어서, 상기 자외선 광 검출 소자의 파장 대비 반응도 곡선은 홍반 곡선과 대체로 유사하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 종래의 광 검출 소자에 비해 정확한 우수한 광 검출 특성을 갖는 자외선 광 검출 소자가 제공될 수 있다. 특히, 상기 자외선 광 검출 소자의 파장 대비 반응도 곡선은 홍반 곡선과 대체로 유사하게 형성될 수 있으므로, 신뢰성이 높은 광 검출 소자가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 자외선 광 검출 소자를 이용하여 측정한 자외선광의 에너지를 계산함으로써, 상대적으로 정확한 자외선 지수를 얻을 수 있다.
또한, 부 광흡수층(140)은 하나 이상의 주 광흡수층(150)에 비해 상대적으로 더 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물 반도체층을 포함하는 다층 구조층을 포함할 수도 있다. 상기 다층 구조층은 서로 다른 조성비를 갖거나, 및/또는 서로 다른 물질을 포함하는 적어도 2 이상의 질화물 반도체층들이 반복 적층된 구조를 가질 수 있다.
상기 다층 구조층은 AlGaN층/AlGaN층, AlGaN층/GaN층, AlGaN층/InGaN층, 및 AlGaN층/AlInGaN층이 반복 적층된 구조를 적어도 하나 포함할 수도 있으며, 또한, 연속적으로 조성이 변화하는 다층 구조를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 다층 구조층은 상부에서 하부 방향으로 Al의 조성비가 작아지는 층들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 다층 구조층은, AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함할 수 있고, 이때, 상기 x는 y보다 작을 수 있다. 나아가, 상기 예시에 더하여, 상기 다층 구조층은, 3개 이상의 층들이 반복 적층되며 상대적으로 아랫쪽에 위치하는 층의 Al의 조성비가 위쪽에 위치하는 층의 Al 조성비보다 작은 층들을 포함할 수 있다.
한편, 상기 다층 구조층에 포함된 층들은 MOCVD를 이용하여 성장될 수 있다. 상기 다층 구조층을 성장시킬 때, 챔버 내의 압력외에 다른 조건들은 일정하게 유지하고 압력만 변화시켜 성장시킴으로써, 조성비가 다른 다층 구조층을 형성할 수 있다.
이와 같이, 압력만을 변화시키면서 질화물층들을 성장시키면, 질화물층들은 성장 압력의 차이로 인하여 서로 다른 성장률을 가질 수 있다. 상기 질화물층들이 서로 다른 성장률을 가짐으로써, 성장 과정에서 전위가 전파되는 것을 차단하거나 또는 전위의 전파 경로를 변화시킬 수 있어서, 후속 공정에서 성장되는 다른 반도체층들의 전위 밀도를 감소시킬 수 있다. 나아가, 반복 적층되는 층들의 서로 조성비를 다르게 하는 경우, 격자 상수 차이에 의한 응력을 완화시킬 수 있어서, 후속 공정에서 성장되는 다른 반도체층들의 결정성을 우수하게 할 수 있고, 크랙 등의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, Al비율이 15%이상인 AlGaN층을 포함하는 주 광흡수층(150)을 부 광흡수층(140) 상에 성장시키는 경우, 상기 AlGaN층에 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 부 광흡수층(140)이 다층 구조층을 포함하는 경우, 주 광흡수층(150)의 결정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 주 광흡수층(150)에 크랙 등의 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있어서, 광 검출 소자의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
쇼트키 접합층(160)은 주 광흡수층(150) 상에 위치한다. 쇼트키 접합층(160)과 주 광흡수층(150)은 서로 쇼트키 접촉을 형성할 수 있으며, 상기 쇼트키 접합층(160)은 ITO, Ni, Co, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 쇼트키 접합층(160)의 두께는 광 투과도 및 쇼트키 특성을 고려하여 조절될 수 있으며, 예를 들어, 10nm이하의 두께로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 광 검출 소자는, 쇼트키 접합층(160)과 주 광흡수층(150) 사이에 위치하는 캡층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 캡층은 Mg과 같은 불순물을 포함하여 p형 도핑된 질화물 반도체층일 수 있다. 캡층은 100nm이하의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5nm이하의 두께를 가질 수 있다. 캡층은 소자의 쇼트키 특성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 자외선 광 검출 소자는 주 광흡수층(150) 및 부 광흡수층(140)이 부분적으로 제거되어, 제1 질화물층(130)의 표면이 노출된 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 질화물층(130)이 노출된 영역 상에 제2 전극(173)이 배치될 수 있으며, 제1 전극(171)은 쇼트키 접합층(160) 상에 배치될 수 있다.
제1 전극(171)은 금속을 포함할 수 있으며, 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(171)은 Ni층/Au층이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 제2 전극(173)은 제1 질화물층(130)과 오믹 접촉을 형성할 수 있으며, 금속을 포함하는 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(173)은 Cr층/Ni층/Au층이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 상술한 예시들에 한정되는 것은 아니다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들 및 실험예에 대하여 설명하였지만, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하는 제1 질화물층;
    상기 제1 질화물층 상에 위치하는 부 광흡수층;
    상기 부 광흡수층 상에 위치하는 주 광흡수층; 및
    상기 주 광흡수층 상에 위치하는 쇼트키 접합층을 포함하며,
    상기 부 광흡수층은 상기 주 광흡수층보다 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물층을 포함하고,
    상기 부 광흡수층에서 흡수하는 광의 파장은 상기 주 광흡수층에서 흡수하는 광의 파장보다 장파장의 광인 자외선 광 검출 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부 광흡수층은 AlGaN층을 포함하는 자외선 광 검출 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 부 광흡수층은 다층 구조층을 포함하고,
    상기 다층 구조층은 적어도 하나의 AlGaN층을 포함하는 자외선 광 검출 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 다층 구조층은 서로 다른 조성비를 갖는 적어도 2 이상의 상기 질화물층이 반복 적층된 자외선 광 검출 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다층 구조층은 AlGaN층/AlGaN층, AlGaN층/GaN층, AlGaN층/InGaN층, 및 AlGaN층/AlInGaN층이 반복 적층된 구조를 적어도 하나 포함하는 자외선 광 검출 소자.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 다층 구조층은, AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함하고,
    상기 x는 y보다 작은 자외선 광 검출 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 부 광흡수층은 320 내지 395nm 파장의 광을 흡수하고, 상기 주 광 흡수층은 300 내지 320nm 파장의 광을 흡수하는 자외선 광 검출 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 광흡수층은 AlGaN층을 포함하는 자외선 광 검출 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 광흡수층은 다층 구조를 포함하고,
    상기 다층 구조는 AlxGa(1-x)N층(0＜x＜1) 및 상기 AlxGa(1-x)N층 상에 위치하는 AlyGa(1-y)N층(0＜y＜1)을 포함하고,
    상기 x는 y보다 작은 자외선 광 검출 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 광흡수층의 두께는 50 내지 200nm인 자외선 광 검출 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 부 광흡수층의 두께는 60 내지 100nm인 자외선 광 검출 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 질화물층 사이에 위치하는 제2 질화물층을 더 포함하고,
    상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층보다 낮은 온도에서 성장된 것인 자외선 광 검출 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 흡수층과 상기 쇼트키 접합층 사이에 위치하는 캡층을 더 포함하고,
    상기 캡층은 Mg 도핑된 질화물층을 포함하는 자외선 광 검출 소자.
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