WO2021149623A1 - 紫外線受光素子 - Google Patents

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WO2021149623A1
WO2021149623A1 PCT/JP2021/001353 JP2021001353W WO2021149623A1 WO 2021149623 A1 WO2021149623 A1 WO 2021149623A1 JP 2021001353 W JP2021001353 W JP 2021001353W WO 2021149623 A1 WO2021149623 A1 WO 2021149623A1
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light receiving
layer
light
receiving element
wavelength
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PCT/JP2021/001353
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隆一 鳥羽
康弘 渡邉
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Ｄｏｗａホールディングス株式会社
Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社
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    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/108—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type

Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet light receiving element, and more particularly to an ultraviolet light receiving element having an effective light receiving sensitivity at a specific wavelength of ultraviolet rays without being disturbed by outdoor light or indoor light.
  • the ultraviolet region (200 to 400 nm) is applied to various industrial technologies. For example, various uses such as curing of photosensitive resin, sensing such as various analyzes, sterilization, and skin treatment are known.
  • the light source of ultraviolet rays varies depending on the wavelength range, and low-pressure mercury lamps (254 nm emission line) for sterilization applications, medium / high-pressure mercury (emission lines between 200 and 600 nm) for resin curing applications, and xenon lamps and deuterium lamps for analytical instrument applications.
  • Ultraviolet light which is a dispersion of light from a light source, is used.
  • a monochromatic light source such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) has been developed in addition to the above-mentioned conventional mercury lamp, deuterium lamp, and xenon lamp.
  • LED light emitting diode
  • LD laser diode
  • ultraviolet rays Considering the effects of ultraviolet rays on the human body, it has an adverse effect on the eyes and skin in particular, so in order to apply ultraviolet rays to industrial technology, it is inevitable to take safety measures against leakage to the surroundings.
  • the wavelength with the highest sterilization efficiency is known to be in the vicinity of 265 nm, and DNA absorbs light of that wavelength and is destroyed. Skin cancer is said to be at increased risk, especially when exposed to short wavelengths.
  • ultraviolet rays specifically around 310 nm are required for the production of vitamin D, and are also applied to skin treatment.
  • ultraviolet absorption may be used to evaluate the purity of DNA or RNA.
  • the absorbance ratio (A 260 / A 280 ) at wavelengths of 260 nm and 280 nm is 1.8 or more, DNA is determined to be highly pure, and when it is 2.0 or more, RNA is determined to be highly pure. ..
  • the absorbance ratio of 260 nm to 230 nm (A 260 / A 230 ) is generally said to be 2.0 to 2.2 if the DNA or RNA is of high purity. If it is smaller than that value, it is suggested that various organic substances that absorb 230 nm light are mixed.
  • an ultraviolet spectrophotometer is used for these measurements.
  • ultraviolet rays have various uses. When using ultraviolet light, measurement and evaluation of the amount of ultraviolet light and control feedback are required, so the element on the light receiving side as a pair with the light source side of ultraviolet light is also important.
  • Semiconductor Si is used in a wide range of applications, and is also used in light receiving elements. Since the forbidden band width (band gap) of semiconductor Si is 1.12 eV, the light receiving element using the Si material has light receiving sensitivity from the ultraviolet region to the near infrared region (approximately 200 to 1100 nm). On the other hand, when semiconductor Si is used as a light receiving element, if light other than the purpose of detection is included, that amount is also added and detected. In applications where light other than for detection purposes is disturbed, it is necessary to take measures such as blocking unnecessary wavelength components.
  • Non-Patent Document 1 it is said that 250 to 280 nm should be used as the flame detection wavelength because ultraviolet light of 280 nm or less does not reach the ground surface because sunlight is absorbed by the ozone layer.
  • the ratio of the response of the ultraviolet light receiving peak of a specific wavelength to be detected object with respect to the response of the light other than the detection object as a disturbance (hereinafter, referred to as "reject rate") is that it is preferable that about 106 is It was mentioned in Non-Patent Document 1.
  • Non-Patent Document 1 are shown reported example of characteristic values in the case of using the nitride semiconductor, rejection rates are generally remained in the range of 10 4 or less.
  • Non-Patent Document 2 a Schottky type light receiving element using an AlGaN mixed crystal is reported, and a Schottky type light receiving element is more advantageous than a pn type or a pin type for a wide band UV detector. It is said that.
  • the structure of the Schottky type light receiving element is a structure in which a very thin metal layer (Au (gold), etc.) is joined to the n-type semiconductor layer instead of the p-type semiconductor layer, and the structure is different from the pn type and the pin type. Different.
  • a translucent Au (100 ⁇ ) contact is used as the shotkey electrode, and light irradiation is performed through the translucent electrode (see Fig.
  • Non-Patent Document 2 When the Al composition x of the Al x Ga 1-x N light receiving layer is changed in order to adjust the light receiving sensitivity band, the wavelength characteristic of the responsiveness is determined by Fig. It is shown in 8. Is shown a flat responsivity characteristic on the short wavelength side than the cut-off wavelength, the ultraviolet light responsivity and visible light responsive of the ratio, i.e., rejection rate can be read is 10 3 to 10 4 (the text has been described as 10 3 or higher). In addition, only the data of the wavelength range of the visible region from 400 nm to 475 nm is presented. For an element having a cutoff near 300 nm, the value is up to 350 nm, and the rejection rate for the visible light region cannot be read.
  • an interference filter type bandpass filter to the Si light receiving element is attached to the package window material.
  • Si photodiode manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd .: S12742-254 for dimming the visible light region is insufficient, the ratio of the response of the response of the near-ultraviolet to visible light region at 254 nm (rejection rate) remains at 10 two .. Therefore, it is difficult to avoid disturbance when the visible light intensity is strong.
  • the light receiving sensitivity to ultraviolet light for detection is also reduced.
  • a monochromatic light source and a light receiving element side that responds only to a specific wavelength are used in pairs, a spectroscope becomes unnecessary and a simple evaluation system can be constructed.
  • sterilization applications and skin treatment applications require ultraviolet light intensity monitoring, feedback control, and detection of swaying to the surroundings.
  • An element having high light receiving sensitivity is desired.
  • the present invention has a high light receiving sensitivity (responsiveness) within a specific wavelength range of ultraviolet rays in order to suppress disturbance, and has a high rejection rate in which the light receiving sensitivity (responsiveness) in other wavelength regions is suppressed. It is an object of the present invention to provide a Schottky type ultraviolet light receiving element.
  • the present inventors have a method for reducing the responsiveness in the visible light region by improving the direction of ultraviolet light incident on the light receiving element, the wavelength selection structure up to the light receiving layer, and the crystallinity of the light receiving layer.
  • the present invention has been completed. That is, the gist structure of the present invention is as follows.
  • Schottky a ratio of responsivity Rp in the light receiving sensitivity peak wavelength with respect to the average value Rv of the responsivity of the 680nm or less in the visible region above 400 nm (Rp / Rv) at a rejection rate is equal to or is 10 5 or more UV light receiving element.
  • the ultraviolet light receiving element has an AlN layer on a sapphire substrate and an AlGaN laminate composed of a plurality of AlGaN layers having different Al compositions on the AlN layer.
  • the AlGaN laminate has an Al w Ga 1-w N buffer layer (0.5 ⁇ w ⁇ 0.95) and an Al z Ga 1-z N light receiving layer in this order from the Al N layer side.
  • the n-type Al x Ga 1-x N is placed between the Al w Ga 1-w N buffer layer and the Al z Ga 1-z N light receiving layer in order from the Al N layer side. It has a current spreading layer and an n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer.
  • the value of each Al composition is z ⁇ y ⁇ x ⁇ w.
  • the Al z Ga 1-z N light receiving layer has an etching portion, and the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer is exposed in the etching portion.
  • An n-type ohmic electrode is provided on the exposed n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer.
  • a Schottky type ultraviolet light receiving element having a light receiving sensitivity peak at a specific wavelength in the ultraviolet region and having a high rejection rate for visible light.
  • FIG. 6 is a linear display graph for showing the wavelength dependence and half width of the response of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength of 260 nm) in Example 1. It is a wavelength-dependent semi-logarithmic display graph of the response degree for showing the rejection rate with respect to the visible light region of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength 260 nm) in Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows the IV characteristic of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength 320 nm) in Example 2.
  • FIG. 6 is a linear display graph for showing the wavelength dependence and full width at half maximum of the responsiveness of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength of 320 nm) in Example 2. It is a wavelength-dependent semi-logarithmic display graph of the response degree for showing the rejection rate with the visible light region of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength of 320 nm) in Example 2.
  • FIG. It is a graph which shows the IV characteristic of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength 230 nm) in Example 3.
  • Example 6 is a linear display graph for showing the wavelength dependence and full width at half maximum of the responsiveness of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength of 230 nm) in Example 3. It is a wavelength-dependent semi-logarithmic display graph of the response degree for showing the rejection rate with respect to the visible light region of the ultraviolet light receiving element (having a light receiving sensitivity peak at a wavelength 230 nm) in Example 3.
  • FIG. It is a graph which shows the optical current-voltage characteristic of the Si light receiving element which detects the ultraviolet specific wavelength region by the bandpass filter which concerns on Comparative Example 1.
  • the Schottky type ultraviolet light receiving element according to the present invention is an ultraviolet light receiving element having a light receiving sensitivity peak wavelength ⁇ p in the ultraviolet region of 230 nm or more and 320 nm or less.
  • the light receiving sensitivity peak wavelength ⁇ p will be described.
  • the light current value flowing through the light receiving element at a bias of 0 V is defined as I (A).
  • the wavelength at which the measurement point (maximum value of response: Rp) at which the maximum response degree R is obtained is the light receiving sensitivity peak wavelength ⁇ p.
  • the measurement wavelength interval ⁇ is 10 nm or less.
  • the Schottky type ultraviolet light receiving element has a response degree Rp (maximum value of the response degree) at the light receiving sensitivity peak wavelength in the ultraviolet region of 230 nm or more and 320 nm or less, and a response degree in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less.
  • Rp maximum value of the response degree
  • Rv the average value of the response degree
  • the ultraviolet light receiving element has an AlN layer and an AlGaN laminate composed of a plurality of AlGaN layers having different Al compositions in order on the sapphire substrate, and the irradiation light for responsiveness measurement is incident from the sapphire substrate side. It is preferable to be done.
  • the AlGaN laminate preferably has a lower Al composition of the AlGaN layer on the side opposite to the sapphire substrate than the AlGaN layer on the side in contact with the AlN layer.
  • the AlGaN layer located on the opposite side of the sapphire substrate and having a low Al composition is preferably the light receiving layer.
  • FIG. 1 shows the dependence of the spectral transmittance measured by the present inventors on the Al composition x.
  • An AlN layer having a thickness of 1000 nm was grown on the sapphire c-plane substrate by the MOCVD method, and an undoped Al x Ga 1-x N layer having a thickness of 1000 nm was grown to prepare an epitaxial substrate.
  • the Al composition x of the undoped Al x Ga 1-x N layer is 0.25, 0.50, 0.56, 0.68, 0.85, 1.0 (Al composition 1) as shown in the graph of FIG. A total of 6 types of samples were prepared in which 0.0 is AlN).
  • FIG. 1 shows data on the transmittance of the sapphire substrate, but the data is based on the atmosphere.
  • the sapphire substrate has a transmittance of 80% or more over the entire range of 200 nm to 600 nm.
  • An AlGaN laminate having a laminated structure in which the Al composition x of the Al x Ga 1-x N layer is sequentially reduced on the sapphire substrate in the AlGaN laminate, the layer opposite to the sapphire substrate as compared with the layer on the side in contact with the AlN layer.
  • the Al composition is gradually lowered), and a light receiving element in which a sapphire electrode is provided on this AlGaN laminate is considered. If light is incident from the sapphire substrate side, the light on the short wavelength side is absorbed and cut by the AlGaN layer having an Al composition larger than the Al composition of the light receiving layer.
  • the light receiving sensitivity peak is between about 220 nm and about 250 nm.
  • the present inventors have considered that it is possible to have a light receiving sensitivity range in a narrow wavelength range by sequentially stacking AlGaN layers having different Al compositions on the sapphire substrate.
  • the half width (FWHM) of the light receiving sensitivity spectrum is preferably 40 nm or less.
  • the half-value width of the light-receiving sensitivity spectrum is the width of the wavelength at the value of half the maximum response of the light-receiving sensitivity peak in the ultraviolet region of 230 nm or more and 320 nm or less obtained from the above-mentioned light-receiving sensitivity spectrum. be.
  • the light receiving sensitivity width in a narrow wavelength range is achieved by filtering on the short wavelength side. Therefore, the half-value width of the light-receiving sensitivity spectrum can be set to 40 nm or less by appropriately combining the Al composition x. Further, it is also more preferable that the light receiving sensitivity spectrum has a spectral shape substantially symmetrical with respect to the light receiving sensitivity peak.
  • the light receiving region is greatly expanded on the short wavelength side, so that the half width is larger than 40 nm. Then, the light receiving sensitivity spectrum has an asymmetric spectral shape.
  • the Al composition of each layer of the AlGaN laminate is referred to as w, x, y, z in order from the side of the sapphire substrate.
  • the epitaxial substrate shown in FIG. 2 has an AlN layer 12 on the sapphire substrate 11, an Al w Ga 1-w N buffer layer 13 and an n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer on the AlN layer 12. 14.
  • the n-type Al y Ga 1-y N aluminum contact layer 15 and the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 are sequentially provided.
  • the value of the Al composition of each layer can be measured by photoluminescence measurement and X-ray diffraction measurement, and the film thickness of each layer can be measured by using an optical interference type film thickness measuring device.
  • ⁇ Sapphire board> A commercially available sapphire substrate can be used, and the thickness can be, for example, 80 to 2000 ⁇ m.
  • the standard thicknesses of those currently on the market are 430 ⁇ m for 2-inch diameters, 650 ⁇ m for 4-inch diameters, and 1000 ⁇ m or 1300 ⁇ m for 6-inch diameters.
  • AlN layer 12 It is preferable to provide the AlN layer 12 on the sapphire substrate 11.
  • the AlN layer 12 can have a film thickness of 0.3 to 3 ⁇ m.
  • the full width at half maximum (FWHM) of the (10-12) plane by X-ray diffraction is preferably 500 seconds or less.
  • An AlN template substrate in which an undoped AlN layer 12 is epitaxially grown on the surface of the sapphire substrate may be used.
  • An annealing treatment at 1500 ° C. or higher may be performed for the purpose of reducing the dislocation density of the AlN layer 12.
  • the AlGaN laminate preferably has an Al w Ga 1-w N buffer layer 13 (0.5 ⁇ w ⁇ 0.95) and an Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 in this order from the Al N layer side.
  • the value of each Al composition satisfies the relationship of z ⁇ w.
  • the n-type Al x Ga 1-x N current spreads between the Al w Ga 1-w N buffer layer 13 and the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 in order from the Al N layer 12 side. It is also preferable to have the layer 14 and the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15.
  • the AlGaN laminate is composed of the Al w Ga 1-w N buffer layer 13, the n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer 14, and the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contacts in order from the Al N layer 12 side. It is preferable that the layer 15 and the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 are provided, and the value of each Al composition in the AlGaN laminate satisfies the relationship of z ⁇ y ⁇ x ⁇ w. Preferred embodiments of each layer of the AlGaN laminate will be sequentially described below.
  • the Al w Ga 1-w N buffer layer 13 alleviates the lattice mismatch between the Al N layer 12 and the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 and crystallizes the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16. It is a layer for enhancing the property, and further, as described above, it is a layer for filtering on the short wavelength side. As shown in FIG. 1, for an ultraviolet light receiving element having a light receiving sensitivity peak wavelength in the ultraviolet region of 230 nm or more and 320 nm or less, the AlN layer is less effective as a filtering layer on the short wavelength side, so that the Al composition w is 0. It is preferably in the range of 5 ⁇ w ⁇ 0.95.
  • the film thickness of the Al w Ga 1-w N buffer layer 13 is preferably a thickness sufficient to enhance the crystallinity, and may be appropriately set in the range of, for example, 0.3 to 3 ⁇ m, for example, 1 ⁇ m. Can be the thickness of.
  • the Al w Ga 1-w N buffer layer 13 may be undoped or n-type doped, but the impurity concentration is less than 1 ⁇ 10 17 cm -3 because there is a concern that the transmittance may decrease if impurities are contained in a high concentration. It is preferable that it is undoped, and it is more preferable that it is undoped.
  • undoping means that intentional impurity doping is not performed, and that the concentration of impurities such as Si is 4 ⁇ 10 16 cm -3 or less, excluding unavoidable impurities.
  • the n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer 14 is a layer for the purpose of assisting the lateral flow of current in the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15. Since the value of the Al composition x is preferably the same as or smaller than the Al composition w of the Al w Ga 1-w N buffer layer 13, when the n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer 14 is provided, it is preferable. Let the Al composition x be x ⁇ w.
  • the film thickness of the n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer 14 may be appropriately set in the range of 0.1 to 1 ⁇ m, and may be, for example, 500 nm.
  • Si and Ge can be used as the n-type dopant, and it is preferable to use Si.
  • the concentration of the n-type dopant is preferably in the range of 5 ⁇ 10 17 cm -3 to 2 ⁇ 10 19 cm -3.
  • the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15 is a layer for connecting to an ohmic electrode, which will be described in detail later, to pass an electric current.
  • the value of the Al composition y is preferably y ⁇ x ⁇ w with respect to the values of the Al composition w and x.
  • the film thickness of the n-type Al x Ga 1-x N ohmic contact layer 15 may be appropriately set in the range of 0.1 to 1 ⁇ m, and can be, for example, 200 nm.
  • Si and Ge can be used as the n-type dopant, and it is preferable to use Si.
  • the concentration of the n-type dopant is preferably in the range of 5 ⁇ 10 17 cm -3 to 2 ⁇ 10 19 cm -3.
  • the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 is a layer that receives light and generates electricity.
  • the carriers generated by the received light can be taken out as an electric current by the Schottky electrode which is an extraction electrode and the ohmic electrode which has passed through the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer.
  • the value of the Al composition z of the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 is preferably z ⁇ y ⁇ x ⁇ w with respect to the values of the Al compositions w, x, and y.
  • the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 may be undoped or may be intentionally n-type doped. It is preferable that the carrier concentration is less than 1 ⁇ 10 17 cm -3.
  • the film thickness of the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 may be appropriately set in the range of 0.1 to 1 ⁇ m, and may be, for example, 300 nm.
  • the shape and arrangement of the electrodes provided in the ultraviolet light receiving element according to the present invention are arbitrary.
  • a Schottky electrode is provided on the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 and the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15 is provided.
  • An n-type ohmic electrode can be provided on the top.
  • the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 has an etching portion, and the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15 is exposed in this etching portion, and the exposed n-type Al y Ga 1-
  • An n-type ohmic electrode can be provided on the yN ohmic contact layer 15.
  • the shape of the Schottky electrode is circular, and the Schottky electrode is arranged in the circular hollow portion in the center of the rectangular n-type ohmic electrode.
  • the shape of the Schottky electrode may be a rectangular shape or a polygonal shape in addition to the circular shape, and the n-type ohmic electrode can also have an arbitrary shape depending on the shape of the Schottky electrode.
  • An undoped AlN layer 12 is grown on the c-plane of the sapphire substrate 11 by about 1 ⁇ m by the MOCVD method.
  • An undoped Al w Ga 1-w N buffer layer 13 having an Al composition w in the range of 0.5 ⁇ w ⁇ 0.95 is grown on the Al N layer 12, for example, by about 1 ⁇ m.
  • the n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer 14 is grown, for example, by about 500 nm.
  • the Al composition x is y ⁇ x ⁇ w
  • the n-type dopant is Si, and it may be added with hydrogen-diluted silane (SiH 4 ) gas or the like.
  • the n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer 15 is grown to, for example, about 200 nm.
  • the Al composition y is y ⁇ x.
  • an undoped Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 is formed into a film having a film thickness of, for example, about 300 nm.
  • the Al composition z is z ⁇ y.
  • each AlGaN layer may be adjusted according to the target light-receiving sensitivity width and light-receiving sensitivity peak wavelength, and it is preferable to maintain a relationship of at least z ⁇ x ⁇ w.
  • trimethylaluminum (TMA) may be used as the Al source
  • trimethylgallium (TMG) may be used as the Ga source
  • ammonia gas (NH 3 ) may be used as the nitrogen source.
  • As the carrier gas for example, hydrogen (H 2 ) can be used.
  • the film thickness of each layer in this example is merely an example, and the above-mentioned film thickness of each layer can be applied.
  • FIG. 2 referred to above shows a schematic cross-sectional structure of the epitaxial substrate 100 provided with the AlGaN laminate applicable to the present invention.
  • AlGaN laminate applicable to the present invention.
  • An intermediate layer may be provided between the layers of the above.
  • a gradient composition layer and an impurity concentration gradient layer that gently change the composition difference between layers and the concentration difference of an n-type dopant.
  • a layer having an intermediate composition and impurity concentration between the layers can be added.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure of an example of an ultraviolet light receiving element according to the present invention.
  • a specific example of the manufacturing method for obtaining an element by fragmenting the epitaxial substrate 100 will be described.
  • a process for providing a separation groove 20 between individual elements is performed in order to determine a dicing line for final individualization and to inspect intermediate characteristics.
  • dry etching using a chlorine-based gas is inevitable. Therefore, first, a pattern of a metal mask resistant to Ni, Cr, etc. is formed on the epitaxial substrate 100.
  • the metal may be deposited at 500 nm or more by a sputtering method or a vacuum vapor deposition method, and a metal mask pattern may be formed by a photolithography and an etching method. Then, using the formed metal mask pattern as a mask and using a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 by an ICP (inductively coupled plasma) etching method, at least n-type Al is provided in the portion where the separation groove 20 is provided. The x Ga 1-x N current spreading layer 14 is removed (in FIG. 3, the Al N layer 12 is also removed).
  • a pattern of the metal mask to form an ohmic contact portion is formed on the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16, the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16 some of the etched portion is formed by removing up to the portion of the n-type Al x Ga 1-x n ohmic contact layer 15 by a dry etching method or the like described above, n-type by etching unit Al x Ga 1-x n ohmic It forms an exposed region of the contact layer 15.
  • the opening of the ohmic electrode forming portion in the exposed region is formed by photolithography, and the laminated metal (for example, Ti / Al) for the n-type ohmic electrode 21 is vacuum-deposited.
  • a film is formed by a method or the like, and a pattern of the n-type ohmic electrode 21 is formed by a lift-off method. After that, the n-type ohmic contact electrode 21 can be formed by performing heat treatment.
  • the Schottky electrode 23 on the surface of the Al z Ga 1-z N light receiving layer 16, an opening is formed by photolithography, a Schottky metal is formed by a vacuum vapor deposition method or the like, and then a Schottky is lifted off.
  • the electrode 23 is formed.
  • the Schottky metal Ni, Pd, Pt, Au, Ir and the like having a large work function can be used. Moreover, you may use the laminated structure of these metals.
  • An electro-optical intermediate evaluation using a prober may be performed in the state of a wafer before it is separated into individual pieces and separated individually. Then, it is individualized by various individualization methods (mechanical cutting, marking introduction cutting, laser cutting, etc.).
  • the evaluation of the electrical characteristics of the light receiving element was carried out using a precision semiconductor parameter analyzer (4156C) manufactured by Azilent Co., Ltd. by searching between the Schottky electrode and the ohmic electrode for the wafer state or the individualized element.
  • the sweep voltage range was set to the range of ⁇ 20V to + 5V, and the so-called IV characteristics were evaluated by measuring the current value. Measurements were performed in a dark shielded box to prevent electromagnetic noise and disturbances in room light.
  • the light irradiation direction was mainly from the sapphire substrate side, but for comparison, irradiation was also performed from the Schottky electrode (epitaxial layer surface) side.
  • the light from the xenon (Xe) 150W light source (PS-X150) manufactured by Nippon Spectroscopy Co., Ltd. is transmitted to the CT-25 spectroscope manufactured by the same company via the condensing system and various optical filter systems manufactured by the same company.
  • the sample was introduced into a vessel, and after spectroscopy, the sample for evaluation was irradiated via an ultraviolet-resistant ultraviolet / visible optical fiber.
  • the irradiation spot diameter on the sample surface was ⁇ 1.2 mm, and the irradiation light wavelength was in the range of 200 nm to 680 nm.
  • the absolute irradiation power at each wavelength has been measured and confirmed by both PD300-UV manufactured by Ophir and S2281 photosensor manufactured by Hamamatsu Photonics, and the absolute value error is in the measurement in the wavelength range of 200 nm to 680 nm. It was confirmed that the maximum was within 10% in all areas. Since the response rate at each wavelength is calculated by dividing the photocurrent value (A) under a predetermined bias voltage by the irradiation power (W), the unit is A / W. In determining the rejection rate described above, it is more preferable that the amount of irradiation light in the visible light region is large.
  • spectroscopic light source In addition to the spectroscopic light source, measurement using three types of fiber couple LED light sources with central emission wavelengths of 455 nm, 530 nm, and 630 nm, which have higher irradiation power than the spectroscopic light source, is also used to evaluate the responsiveness in the visible light region with low sensitivity. I went to get reference data. With the LED light source, it is possible to irradiate the sample surface with a maximum of about 6 mW by adjusting the energizing current.
  • Example 1 The ultraviolet light receiving element according to Example 1 having a peak wavelength of light receiving sensitivity of 260 nm was produced by the MOCVD method under the following epitaxial growth conditions.
  • An undoped AlN (0001) epitaxial layer was grown at 800 nm on the sapphire c-plane substrate.
  • an undoped Al 0.70 Ga 0.30 N layer (corresponding to the Al w Ga 1-w N buffer layer) was grown at 1000 nm.
  • a Si-doped n-type Al 0.68 Ga 0.32 N layer (corresponding to an n-type Al x Ga 1-x N current spreading layer) was grown to 500 nm, and then a Si-doped n-type Al 0 for forming ohmic contacts.
  • a .50 Ga 0.50 N layer (corresponding to an n-type Al y Ga 1-y N ohmic contact layer) is grown by 200 nm, and finally an undoped Al 0.50 Ga 0.50 N layer (Al z Ga 1-z) is grown. (Corresponding to the N light receiving layer) was grown by 300 nm to manufacture an epitaxial substrate for a light receiving element.
  • the element size is 2 mm ⁇ (separation groove width 200 ⁇ m), and the Schottky electrode has a diameter of ⁇ 1.6 mm in the center of the element and around it.
  • An ultraviolet light receiving element provided with an n-type ohmic electrode was produced. Ni is used as the metal of the Schottky electrode, and the thickness thereof is 200 nm. Further, Ti / Al is used as the metal of the n-type ohmic electrode, and the total thickness thereof is 210 nm in total.
  • the irradiation wavelength of the obtained ultraviolet light receiving element was changed from the sapphire substrate side, the photocurrent-voltage (IV) characteristics were measured, and the responsiveness at each wavelength was determined. Separately, LED light irradiation was performed for the above three wavelengths in the visible region using a fiber couple LED light source, and the responsiveness at each wavelength was also determined.
  • FIG. 4 shows the IV characteristics in the dark state and when irradiated with 260 nm light and 530 nm, which is visible light.
  • FIG. 5A shows a light receiving sensitivity spectrum showing the wavelength dependence of the response rate when the bias voltage is 0 V. From FIG. 5A, it can be seen that the light receiving sensitivity peak wavelength is 260 nm and the half width is 20 nm. In this case, the wavelength on the half-value short wavelength side is 250 nm. In order to clearly show the rejection rate with visible light, the response rate (vertical axis) of FIG. 5A is shown in a semi-logarithmic manner in FIG. 5B.
  • Black circles ( ⁇ ) indicate the wavelength dependence of the responsiveness when the Xe lamp light source is dispersed and irradiated to the sample.
  • 455 nm irradiation ( ⁇ ), 530 nm irradiation ( ⁇ ), and 630 nm irradiation using the LED as the light source are used.
  • the result of the response rate according to ( ⁇ ) is shown in FIG. 5B.
  • ⁇ indicates 1.5 mW irradiation
  • ⁇ indicates 3.3 mW irradiation
  • ⁇ indicates 6.1 mW irradiation.
  • the irradiation power of the spectroscope light source was 18.7 ⁇ W at 455 nm, 13.0 ⁇ W at 530 nm, and 8.5 ⁇ W at 630 nm.
  • the response rate Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength at the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V using a spectroscopic light source is 25.8 mA / W, and the average value Rv of the response rate in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 1. It was .48 ⁇ 10 -4 mA / W.
  • rejection rate (Rp / Rv) is 1.74 ⁇ 10 5, was 10 5 or more rejection rate.
  • Example 2 The ultraviolet light receiving element according to Example 2 having a peak wavelength of light receiving sensitivity of 320 nm was produced under the following epitaxial growth conditions.
  • An undoped AlN (0001) layer was grown on the sapphire c-plane substrate by 800 nm.
  • an undoped Al 0.70 Ga 0.30 N buffer layer was grown to 1000 nm.
  • the Si-doped n-type Al 0.68 Ga 0.32 N layer was grown by 500 nm, then the Si-doped n-type Al 0.50 Ga 0.50 N layer for forming an ohmic contact was grown by 200 nm, and finally the undoped Al was grown.
  • a 0.20 Ga 0.80 N layer was grown by 500 nm to produce an epitaxial substrate for a light receiving element.
  • the other growth conditions are the same as in Example 1.
  • FIG. 6 shows the IV characteristics in the dark state and when irradiated with 320 nm light obtained by splitting the Xe lamp and 530 nm light which is visible light.
  • FIG. 7A shows a light receiving sensitivity spectrum showing the wavelength dependence of the response rate when the bias voltage is 0 V. From FIG. 7A, it can be seen that the light receiving sensitivity peak has a light receiving sensitivity peak at 320 nm. When the bias voltage was 0 V, the full width at half maximum was 18 nm, and the wavelength on the long wavelength side of the half value was 325 nm.
  • FIG. 7B A graph showing the response rate in a semi-logarithmic manner to show the rejection rate with visible light is shown in FIG. 7B.
  • the black circles ( ⁇ ) indicate the wavelength dependence of the responsiveness when the Xe lamp light source is separated and irradiated to the sample, and the bias voltage to the light receiving element is 0V.
  • the results of the responsiveness by 455 nm irradiation ( ⁇ ), 530 nm irradiation ( ⁇ ), and 630 nm irradiation ( ⁇ ) using the LED as the light source are added in FIG. 7B.
  • the irradiation power of the LED light source and the spectroscope light source is the same as that of the first embodiment.
  • the response rate Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength at the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V using a spectroscopic light source is 21.4 mA / W, and the average value Rv of the response rate in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 1. It was .29 ⁇ 10 -4 mA / W.
  • rejection rate (Rp / Rv) is 1.66 ⁇ 10 5, was 10 5 or more rejection rate.
  • Example 3 The ultraviolet light receiving element according to Example 3 having a light receiving sensitivity peak wavelength of 230 nm was produced under the following epitaxial growth conditions.
  • Undoped AlN (0001) was grown to 800 nm on the sapphire c-plane substrate.
  • an undoped Al 0.95 Ga 0.05 N layer was grown at 1000 nm.
  • the Si-doped n-type Al 0.88 Ga 0.12 N layer was grown by 500 nm, then the Si-doped n-type Al 0.80 Ga 0.20 N layer for forming ohmic contacts was grown by 200 nm, and finally the undoped Al 0.
  • a 75 Ga 0.25 N layer was grown by 300 nm to produce an epitaxial substrate for a light receiving element.
  • FIG. 8 shows the IV characteristics in the dark state and when irradiated with 230 nm light and 530 nm light obtained by splitting the Xe lamp.
  • FIG. 9A shows a light receiving sensitivity spectrum showing the wavelength dependence of the response rate when the bias voltage is 0 V. From FIG. 9A, it can be seen that the light receiving sensitivity peak has a light receiving sensitivity peak at 230 nm. In this case, the full width at half maximum is 18 nm, and the short wavelength side wavelength of the half value is 216 nm. In order to show the rejection rate with visible light, a graph showing the response rate in a semi-logarithmic manner is shown in FIG. 9B.
  • the black circles ( ⁇ ) indicate the wavelength dependence of the responsiveness when the Xe lamp light source is separated and irradiated to the sample, and the bias voltage to the light receiving element is 0.
  • the results of the responsiveness by 455 nm irradiation ( ⁇ ), 530 nm irradiation ( ⁇ ), and 630 nm irradiation ( ⁇ ) using the LED as the light source are added in FIG. 9B.
  • the irradiation power of the LED light source and the spectroscope light source is the same as that of the first embodiment.
  • the response rate Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength at the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V using a spectroscopic light source is 14.8 mA / W, and the average value Rv of the response rate in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 1. It was .37 ⁇ 10 -4 mA / W.
  • rejection rate (Rp / Rv) is 1.08 ⁇ 10 5, was 10 5 or more rejection rate.
  • the dark current is at a level close to the lower limit of detection of the evaluation device system, but the light current flows considerably in visible light irradiation (400 nm to 680 nm), which is only about two orders of magnitude different from the current value in 254 nm light irradiation.
  • Figure 11 is shows the wavelength dependence of the responsivity is rejection rate to visible light the mid-10 two (at least 10 2 in the range of less than ultra-10 3).
  • the light receiving sensitivity peak was 254 nm, and the half width was 13 nm.
  • Comparative Example 2 In Examples 1 to 3, light irradiation was performed from the sapphire substrate side, but in Comparative Examples 2-1 to 2-3 below, light irradiation was performed from the light receiving layer surface side while using the light receiving element used in Examples, and electricity was performed. -Evaluation of optical characteristics was performed.
  • FIG. 12A is a linear display graph showing the wavelength dependence of the response rate when light irradiation is performed through the Schottky electrode on the light receiving layer side, and shows an example of a bias voltage of 0 V.
  • the full width at half maximum of the responsiveness is 60 mm, the light receiving sensitivity spreads over a short wavelength of the light receiving sensitivity peak, and the shape is asymmetrical.
  • FIG. 12B is a semi-logarithmic graph showing the degree of response for showing the visible light rejection rate.
  • the responsiveness Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength of the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V is 2.37 mA / W
  • the average value Rv of the responsiveness in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 1.29 ⁇ 10 -4 mA. / a W
  • rejection rates are calculated (Rp / Rv) is 1.84 ⁇ 10 4, were rejected of less than 10 5.
  • FIG. 13A is a linear display graph showing the wavelength dependence of the response rate, showing an example in the case of a bias voltage of 0 V, and the full width at half maximum of the light receiving sensitivity was 67 nm. Also in this case, the sensitivity spreads widely on the shorter wavelength side than the light receiving sensitivity peak wavelength, and the shape is asymmetrical.
  • FIG. 13B is a semi-logarithmic graph showing the degree of response for showing the visible light rejection rate.
  • the responsiveness Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength of the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V is 13.7 mA / W
  • the average value Rv of the responsiveness in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 2.20 ⁇ 10 -4 mA. / a W
  • rejection rates are calculated (Rp / Rv) is 6.23 ⁇ 10 4, were rejected of less than 10 5.
  • FIG. 14A is a linear display graph showing the wavelength dependence of the response rate, showing an example in the case of a bias voltage of 0 V.
  • the response rate cannot be determined because the measurement of light irradiation power is out of the measurement range, but since the half-value wavelength on the long wavelength side is 245 nm, it is sufficient that the half-value width exceeds 50 nm. Can be read.
  • the sensitivity spreads more widely on the short wavelength side than the light receiving sensitivity, and the shape is asymmetrical.
  • FIG. 14B is a semi-logarithmic graph showing the degree of response in order to show the visible light rejection rate.
  • the responsiveness Rp at the light receiving sensitivity peak wavelength of the black circle ( ⁇ ) with a bias voltage of 0 V is 4.35 mA / W
  • the average value Rv of the responsiveness in the visible region of 400 nm or more and 680 nm or less is 1.25 ⁇ 10 -4 mA. / a W
  • rejection rates are calculated (Rp / Rv) is 3.84 ⁇ 10 4, were rejected of less than 10 5.
  • Table 1 summarizes the measurement results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2-1 to 2-3.
  • the ultraviolet light receiving element according to the present invention can detect only the target ultraviolet wavelength without being disturbed by visible light or near-ultraviolet light.
  • the ultraviolet light receiving element that detects only such a specific wavelength is very useful because it can be used as an output monitor and control feedback in combination with a light emitting element in sterilization applications, medical applications, analytical applications, and the like.

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Abstract

紫外領域の目的波長に有効な受光感度を有する紫外線受光素子提供する。ショットキー接合型の紫外線受光素子において、２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域に受光感度ピーク波長を有し、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖに対する前記受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐの比（Ｒｐ/Ｒｖ）である拒絶率を１０５以上にする。

Description

紫外線受光素子
　本発明は紫外線受光素子に関し、特に、屋外光や室内光の外乱を受けずに、紫外線の特定波長に有効な受光感度を有する紫外線受光素子に関するものである。
　紫外線領域（２００～４００ｎｍ）は種々の産業技術に応用されている。例えば、感光性樹脂の硬化や、各種分析等のセンシング、殺菌、皮膚治療といった様々な用途が知られる。紫外線の光源としては、波長域によって異なり、殺菌用途では低圧水銀灯（２５４ｎｍ輝線）が、樹脂硬化用途では中/高圧水銀（２００～６００ｎｍ間の輝線）が、分析機器用途ではキセノンランプや重水素ランプ光源からの光を分光した紫外光が使用されている。また、紫外線領域の光源として、上記した従来型の水銀ランプ、重水素ランプ、キセノンランプに加え、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの単色光光源が開発されてきている。
　紫外線の人体影響を考慮すると、特に目や皮膚に悪影響を及ぼすため、紫外線を産業技術に応用するためには周囲への漏洩などに対する安全対策が不可避である。例えば、殺菌効率が最も高い波長は２６５ｎｍ近傍であることが知られており、ＤＮＡがその波長の光を吸収して破壊される。皮膚がんは特に短波長領域の被ばくで危険性が増すとされている。一方、特異的に３１０ｎｍ近傍の紫外線はビタミンＤの生成に必要とされており、また皮膚治療への応用もされている。
　さらにバイオ関連技術への応用では、ＤＮＡやＲＮＡの純度評価に紫外線吸収を用いることがある。例えば、波長２６０ｎｍと２８０ｎｍの吸光度比（Ａ２６０／Ａ２８０）が１．８以上の場合にＤＮＡは純度が高いと判定され、２．０以上の場合にＲＮＡの純度が高いと判定されている。また、２６０ｎｍと２３０ｎｍの吸光度比（Ａ２６０／Ａ２３０）は、ＤＮＡ又はＲＮＡが高純度であれば、通常２．０～２．２を示すとされている。仮にその値よりも小さい場合には、２３０ｎｍ光を吸収する各種有機物の混入を示唆するとされている。通常、これらの測定には紫外分光光度計が用いられている。
　上記のとおり紫外線は様々な用途を有する。紫外線の使用時には紫外線光量の測定評価や制御フィードバックが必要であるため、紫外光の光源側との対として受光側の素子も大切になる。
　半導体Ｓｉは幅広い用途に用いられており、受光素子にも用いられている。半導体Ｓｉは禁制帯幅（バンドギャップ）が１．１２ｅＶであるため、Ｓｉ材料を用いた受光素子は、紫外線領域から近赤外域（概ね２００～１１００ｎｍ）まで受光感度を有する。その反面、半導体Ｓｉを受光素子に使用する場合、検出目的以外の光が含まれる場合には、その分も加算されて検知してしまうことになる。検出目的以外の光が外乱となってしまう用途においては、不要な波長成分を遮光するなどの対策が必要となる。
　それに対して、III族窒化物はワイドギャップ半導体であるため、受光感度を主に紫外線領域に持たせることが可能であるとの期待から、火炎センサーへの応用研究がなされていた。非特許文献１では、太陽光がオゾン層で吸収されるために地表に２８０ｎｍ以下の紫外光は到達しないことから、火炎検知波長として２５０～２８０ｎｍを用いるのが良いといわれる。その場合、外乱となる検出目的以外の光の応答度に対する検出目的とする特定波長の紫外光受光ピークの応答度の比（以下、「拒絶率」という）は、約１０6あることが好ましいと非特許文献１では言及された。火炎検出などの特定波長を検出対象に用いるセンサーには大きな拒絶率が必要である。非特許文献１には窒化物半導体を用いた場合の特性値の報告例が示されているが、拒絶率は概ね１０４以下の範囲に留まっている。
　非特許文献２において、ＡｌＧａＮ混晶を用いたショットキー型の受光素子が報告例されており、広帯域のＵＶ検出器にはｐｎ型やｐｉｎ型に比べてショットキー型の受光素子が有利であるといわれている。なお、ショットキー型の受光素子の構造はｐ型半導体層の代わりに非常に薄い金属層（Au(金)等)をｎ型半導体層と接合した構造であり、ｐｎ型やｐｉｎ型とは構造的に異なる。非特許文献２では、ショットキー電極として半透明Ａｕ（１００Å）コンタクトを用いており、光照射は半透明電極越しである（非特許文献２のＦｉｇ．３参照）。受光感度帯を調整するために、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ受光層のＡｌ組成ｘを変化させた場合の、応答度の波長特性が非特許文献２のＦｉｇ．８に示されている。カットオフ波長よりも短波長側で平坦な応答度特性を示しているが、その紫外線受光応答度と可視光応答度の比率、すなわち拒絶率は１０３～１０４であることを読み取ることができる（文中では１０３以上と記載されている）。なお、可視領域の波長範囲は４００ｎｍ～４７５ｎｍまでのデータのみが提示されている。３００ｎｍ付近にカットオフを有する素子については、３５０ｎｍまでの値であって、可視光領域に対する拒絶率を読み取ることはできない。
平野ら，"ＧａＮ系受光素子の火炎センサーへの応用"，応用物理，１９９９年，第６８巻，第７号，ｐ．８０５－８０９ E. Monroy, et al., "Analysis and modeling of AlxGa1-xN-based Schottky barrier photodiodes", Journal of Applied Physics, 2000年8月, vol 88, No. 4, p.2081-2091
　従来、紫外線の特定波長、例えば殺菌用水銀ランプ（２５４ｎｍ）の出力モニタとしては、それ以外の光を遮断するため、Ｓｉ受光素子に干渉フィルター式のバンドパスフィルターをパッケージ窓材に装着する方法がとられている（例えば、浜松ホトニクス社製Ｓｉフォトダイオード：Ｓ１２７４２－２５４）。しかしながら干渉フィルターでの遮蔽では、可視光領域の減光が不十分であるため、２５４ｎｍでの応答度と近紫外～可視光領域の応答度の比（拒絶率）は１０２台に留まっている。そのため、可視光強度が強い場合には外乱を回避することは困難である。また、フィルター装着により、検出目的の紫外光に対する受光感度も低下する。
　単色光光源と、特定波長のみに応答する受光素子側とをペアで使用すれば、分光器が不要となり、簡便な評価システムを構築できる。上述した医療バイオ用途以外にも、殺菌用途、皮膚治療用途では紫外線の光量モニタやフィードバック制御、周囲への揺曳検知が必要であり、単に拒絶率を高めるだけではなく、紫外線領域の特定波長に高い受光感度を有する素子が望まれる。
　そこで、本発明は、外乱を抑制するために、紫外線の特定波長範囲内に高い受光感度（応答度）を有し、他の波長領域の受光感度（応答度）が抑制された拒絶率の高いショットキー型の紫外線受光素子を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明者らは受光素子への紫外光入射方向と、受光層に至るまでの波長選別構造、さらには受光層の結晶性向上による可視光領域での応答度低減方法を検討した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域に受光感度ピーク波長を有し、
　４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖに対する前記受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐの比（Ｒｐ／Ｒｖ）である拒絶率が１０５以上であることを特徴とするショットキー型の紫外線受光素子。
（２）前記紫外線受光素子は、サファイア基板上のＡｌＮ層と、前記ＡｌＮ層上にＡｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＮ層からなるＡｌＧａＮ積層体とを有し、
　前記応答度測定の照射光は前記サファイア基板の側から入射されることを特徴とする、前記（１）に記載の紫外線受光素子。
（３）前記紫外線受光素子の受光感度スペクトルの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の紫外線受光素子。
（４）前記ＡｌＧａＮ積層体は、前記ＡｌＮ層側から順に、ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層（０．５≦ｗ≦０．９５）及びＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層を有し、
　各Ａｌ組成の値がｚ＜ｗの関係を満足することを特徴とする、前記（２）又は（３）に記載の紫外線受光素子。
（５）前記ＡｌＧａＮ積層体は、前記ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層と前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層との間に、前記ＡｌＮ層側から順にｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層及びｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層を有し、
　各Ａｌ組成の値が
　　ｚ≦ｙ＜ｘ≦ｗ
の関係を満足することを特徴とする、前記（４）に記載の紫外線受光素子。
（６）前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層はエッチング部を有し、前記エッチング部において前記ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層が露出し、
　前記露出したｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層上にｎ型オーミック電極が設けられ、
　前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層上にショットキー電極を有することを特徴とする、前記（５）に記載の紫外線受光素子。
　本発明によれば、紫外線領域の特定波長に受光感度ピークを有し、かつ可視光に対する拒絶率の高いショットキー型の紫外線受光素子を提供することができる。
本発明者らの検討によるサファイア基板上のＡｌｘＧａ1-ｘＮ層の透過率のＡｌ組成ｘの依存性を説明するグラフである。 本発明に従う紫外線受光素子に適用可能なＡｌＧａＮ積層体を有するエピタキシャル基板の断面構造の模式図である。 本発明に従う紫外線受光素子の断面構造の模式図である。 実施例１における紫外線受光素子（波長２６０ｎｍに受光感度ピークを有する）のＩ-Ｖ特性を示すグラフである。 実施例１における紫外線受光素子（波長２６０ｎｍに受光感度ピークを有する）の応答度の波長依存性および半値幅を示すための線形表示グラフである。 実施例１における紫外線受光素子（波長２６０ｎｍに受光感度ピークを有する）の可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性の片対数表示グラフである。 実施例２における紫外線受光素子（波長３２０ｎｍに受光感度ピークを有する）のＩ-Ｖ特性を示すグラフである。 実施例２における紫外線受光素子（波長３２０ｎｍに受光感度ピークを有する）の応答度の波長依存性および半値幅を示すための線形表示グラフである。 実施例２における紫外線受光素子（波長３２０ｎｍに受光感度ピークを有する）の可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性の片対数表示グラフである。 実施例３における紫外線受光素子（波長２３０ｎｍに受光感度ピークを有する）のＩ-Ｖ特性を示すグラフである。 実施例３における紫外線受光素子（波長２３０ｎｍに受光感度ピークを有する）の応答度の波長依存性および半値幅を示すための線形表示グラフである。 実施例３における紫外線受光素子（波長２３０ｎｍに受光感度ピークを有する）の可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性の片対数表示グラフである。 比較例１に係るバンドパスフィルターによって紫外特定波長領域を検知するＳｉ受光素子の光電流―電圧特性を示すグラフである。 比較例１に係るバンドパスフィルターによって紫外特定波長領域を検知するＳｉ受光素子の可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性の片対数表示グラフである。 比較例２－１における紫外線受光素子（波長２６０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射による応答度の波長依存性および半値幅を示す線形表示のグラフである。 比較例２－１における紫外線受光素子（波長２６０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射での可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性を示す片対数表示のグラフである。 比較例２－２における紫外線受光素子（波長３２０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射による応答度の波長依存性および半値幅を示す線形表示のグラフである。 比較例２－２における紫外線受光素子（波長３２０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射での可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性を示す片対数表示のグラフである。 比較例２－３における紫外線受光素子（波長２３０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射による応答度の波長依存性および半値幅を示す線形表示のグラフである。 比較例２－３における紫外線受光素子（波長２３０ｎｍに受光感度ピークを有する）の、受光層側からの光照射での可視光領域との拒絶率を示すための、応答度の波長依存性を示す片対数表示のグラフである。
＜受光感度ピーク波長＞
　本発明によるショットキー型の紫外線受光素子は、２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域に受光感度ピーク波長λｐを有する紫外線受光素子である。ここで、受光感度ピーク波長λｐについて説明する。２００ｎｍ～６８０ｎｍの波長範囲において、特定波長λ（ｎｍ）の光を照射強度Ｑ（Ｗ）で照射したときに、バイアス０Ｖにおいて受光素子に流れる光電流値をＩ（Ａ）とする。そして、横軸に波長λを表示し、縦軸に光電流値Ｉ（Ａ）を照射強度Ｑ（Ｗ）で除した値である応答度Ｒ＝Ｉ/Ｑ（Ａ/Ｗ）を表示したときの、応答度Ｒが最大の極大値をとる測定点（応答度の最大値：Ｒｐ）となる波長が、受光感度ピーク波長λｐである。ここで、測定波長間隔Δλは10ｎｍ以下とする。
＜拒絶率＞
　そして、本発明によるショットキー型の紫外線受光素子は、２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域における受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐ（応答度の最大値）と、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖとの比であるＲｐ/Ｒｖ（以下、「拒絶率」と称する）が、１０５以上であることを特徴とする。
　また、本発明による紫外線受光素子は、サファイア基板上に、ＡｌＮ層と、Ａｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＮ層からなるＡｌＧａＮ積層体とを順に有し、応答度測定の照射光はサファイア基板側から入射されることが好ましい。そして、このＡｌＧａＮ積層体は、ＡｌＮ層と接する側のＡｌＧａＮ層に比べて、サファイア基板とは反対側のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が低いことが好ましい。そして、ＡｌＧａＮ積層体のうち、サファイア基板とは反対側に位置してＡｌ組成が低いＡｌＧａＮ層が受光層であることが好ましい。
（分光透過率のＡｌ組成への依存性）
　ここで、本発明の着想に至った端緒を説明する。図１は、本発明者らが測定した分光透過率のＡｌ組成ｘへの依存性を示すものである。サファイアｃ面基板上に、ＭＯＣＶＤ法により１０００ｎｍ厚みのＡｌＮ層を成長し、１０００ｎｍのアンドープＡｌｘＧａ1-ｘＮ層を成長させてエピタキシャル基板を作製した。アンドープＡｌｘＧａ1-ｘＮ層のＡｌ組成ｘを、図１のグラフに記載のとおり０．２５、０．５０、０．５６、０．６８、０．８５、１．０（Ａｌ組成１．０はＡｌＮである）にした合計６種の試料を用意した。両面鏡面研磨サファイア基板をベースラインのリファレンスとし、日立ハイテクサイエンス社製の紫外可視（ＵＶ-ＶＩＳ）分光光度計（Ｕ－３９００型）を用いて、アンドープＡｌｘＧａ1-ｘＮ層のＡｌ組成ｘが異なる各試料の透過率を測定した。なお、図１には、サファイア基板の透過率のデータも併記しているが、そのデータは、大気をリファレンスとしている。サファイア基板は２００ｎｍから６００ｎｍの全域にわたり８０％以上の透過率を有している。図１を参照すると、高Ａｌ組成側（ｘ＝１．０）から低Ａｌ組成側（ｘ＝０．２５）に順次移行するに伴い、透過率の立ち上り端が長波長側にシフトするのが分かる。
　サファイア基板上にＡｌｘＧａ1-ｘＮ層のＡｌ組成ｘを順次低減する積層構造としたＡｌＧａＮ積層体（ＡｌＧａＮ積層体において、ＡｌＮ層と接する側の層に比べてサファイア基板と反対側の層のＡｌ組成を順次低くする）と、このＡｌＧａＮ積層体上にショットキー電極を設けた受光素子を考える。サファイア基板側から光を入射するのならば、受光層のＡｌ組成よりも大きなＡｌ組成のＡｌＧａＮ層で短波長側の光が吸収されカットされることになる。例えば、受光層のＡｌ組成を０．５６とし、受光層よりもサファイア基板側（ＡｌＮ層側）にＡｌ組成０．８５のＡｌＧａＮ層を配置すれば、約２２０ｎｍから約２５０ｎｍの間に受光感度ピークを持たすことができる。このように、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＮ層をサファイア基板上に順次積層することにより、狭い波長範囲での受光感度幅を持たせることが可能と本発明者らは考えた。
（検出光の入射方向に関する比較検討）
　一方で、同一組成及び同一構造のＡｌＧａＮ積層体を有するエピタキシャル基板であっても、サファイア基板側からではなく、ＡｌＧａＮ積層体の表面側から光を入射させる場合を考える。この場合、ＡｌＧａＮ積層体の中でもＡｌ組成の低い層（例えば受光層）の透過率特性に準じることになる。例えばＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が０．２５の場合、約３２０ｎｍ以下の短波長側の広い波長範囲にわたって受光感度を有することになる。そしてこの場合、入射光と受光層との間にはショットキー電極しかない。なお、ショットキー電極越しに受光層に検知光を導く必要があるので、ショットキー電極は極薄の半透明電極を使用する、あるいは電極の一部を切り欠く方法で受光層へ導く構造をとらなければならない。
　ＡｌＧａＮ積層体の表面側から光を入射させる場合と異なり、サファイア基板側から光を入射させた場合は、受光面積を十分に確保することができると共に、ＡｌＧａＮ積層体の中でもＡｌ組成の低い層（例えば受光層）に光が到達するまでに、サファイア基板のほか受光層よりもＡｌ組成の高いＡｌＧａＮ層を経由させることで、上記のように短波長側の光をフィルタリングさせ、狭い範囲の紫外光領域にのみ受光感度を持つようにすることができる。ショットキー電極材料側からの入射では、サファイア基板側から入射させるときのような、紫外領域の目的波長域より短波長側のフィルタリング除去は、実質的に不可能であると考えられる。
＜半値幅＞
　本発明による紫外線受光素子において、受光感度スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）が４０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、横軸に波長λを表示し、縦軸に光電流値Ｉ（Ａ）を照射強度Ｑ（Ｗ）で除した応答度Ｒ＝Ｉ/Ｑ（Ａ/Ｗ）を表示し、各測定点を直線で繋いで表示したものを受光感度スペクトルとする。そして、受光感度スペクトルの半値幅とは２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域における受光感度ピークにおける応答度の最大値の半分の応答度の値における波長の幅を、上述の受光感度スペクトルから求めたものである。
　サファイア基板側から光を入射させてサファイア基板上のＡｌｘＧａ1-ｘＮ層のＡｌ組成ｘを順次低減する積層構造とするならば、短波長側のフィルタリングによって狭い波長範囲での受光感度幅を持たせることができるため、Ａｌ組成ｘを適切に組み合わせることによって受光感度スペクトルの半値幅を４０ｎｍ以下とすることができる。さらには、受光感度スペクトルが、受光感度ピークを中心に略対称のスペクトル形状を有していることも、より好ましい様態である。一方、ショットキー電極材料側から光を入射させる場合のように、短波長側のフィルタリングが無い場合は、短波長側に受光可能領域が大きく広がるため、半値幅は４０ｎｍよりも大きくなる。そして、受光感度スペクトルは非対称なスペクトル形状となる。
　以下、図２を参照して本発明の紫外線受光素子の作製に用いることができるエピタキシャル基板の一例を説明する。説明の便宜状、以下ではＡｌＧａＮ積層体の各層のＡｌ組成をサファイア基板の側から順にｗ、ｘ、ｙ、ｚと表記する。図２に示すエピタキシャル基板は、サファイア基板１１上に、ＡｌＮ層１２を有し、このＡｌＮ層１２上にＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層１３、ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流拡がり層１４、ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５、ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６を順次有する。なお、各層のＡｌ組成の値は、フォトルミネッセンス測定およびＸ線回折測定によって測定することができ、各層の膜厚は、光干渉式膜厚測定器を用いて測定することができる。
＜サファイア基板＞
　サファイア基板は市販されているものを使用することができ、厚さは例えば８０～２０００μｍとすることができる。現在市販されているものの標準的な厚さは、２インチ径のもので４３０μｍ、４インチ径のもので６５０μｍ、６インチ径のもので１０００μｍまたは１３００μｍである。
＜ＡｌＮ層＞
　サファイア基板１１上にＡｌＮ層１２を設けることが好ましい。ＡｌＮ層１２は膜厚０．３～３μｍとすることができる。Ｘ線回折による（１０－１２）面の半値幅（Full Width Half Maximum，ＦＷＨＭ）が５００秒以下であることが好ましい。サファイア基板の表面にアンドープのＡｌＮ層１２をエピタキシャル成長させたＡｌＮテンプレート基板を用いてもよい。ＡｌＮ層１２の転位密度低減を目的として、１５００℃以上でのアニール処理を施してもよい。
＜ＡｌＧａＮ積層体＞
　ＡｌＧａＮ積層体は、ＡｌＮ層側から順に、ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層１３（０．５≦ｗ≦０．９５）及びＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６を有することが好ましい。この場合、各Ａｌ組成の値がｚ＜ｗの関係を満足する。さらに、ＡｌＧａＮ積層体は、ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層１３とＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６との間に、ＡｌＮ層１２側から順にｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層１４及びｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５を有することも好ましい。この場合、ＡｌＧａＮ積層体は、ＡｌＮ層１２側から順にＡｌｗＧａ1-ｗＮバッファ層１３、ｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ電流広がり層１４、ｎ型ＡｌｙＧａ1-ｙＮオーミックコンタクト層１５、ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６を有し、ＡｌＧａＮ積層体における各Ａｌ組成の値が、ｚ≦ｙ＜ｘ≦ｗの関係を満足することが好ましい。ＡｌＧａＮ積層体の各層の好ましい態様について、以下で順次説明する。
＜＜ＡｌｗＧａ1-ｗＮバッファ層＞＞
　ＡｌｗＧａ1-ｗＮバッファ層１３は、ＡｌＮ層１２とＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６との間の格子不整合を緩和して、ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６の結晶性を高めるための層であり、さらに、上述したとおり短波長側のフィルタリングをさせるための層である。図１に示すように、２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域に受光感度ピーク波長を有する紫外線受光素子にとって、ＡｌＮ層は短波長側のフィルタリングする層としては効果が弱いため、Ａｌ組成ｗは、０．５≦ｗ≦０.９５の範囲とすることが好ましい。
　ＡｌｗＧａ1-ｗＮバッファ層１３の膜厚は、結晶性を高めるのに十分な厚さであることが好ましく、例えば膜厚０．３～３μｍの範囲で適宜設定すればよく、例えば1μｍの厚さとすることができる。ＡｌｗＧａ1-ｗＮバッファ層１３は、アンドープでもｎ型ドーピングでも良いが、高濃度に不純物が含まれると透過率が低下する懸念があるため不純物濃度が１×１０１７ｃｍ－３未満となるようにすることが好ましく、アンドープであることがより好ましい。ここでアンドープとは、意図的な不純物のドーピングを行わないこといい、不可避的な不純物を除き、Ｓｉなどの不純物濃度が４×１０１６ｃｍ－３以下であることをいう。
＜＜ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層＞＞
　ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層１４は、ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５における電流の横方向の流れを補助する目的の層である。Ａｌ組成ｘの値は、ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層１３のＡｌ組成ｗと同じかそれよりも小さいことが好ましいため、ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層１４を設ける場合はそのＡｌ組成ｘをｘ≦ｗとする。
　ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層１４の膜厚は、０．１～１μｍの範囲で適宜設定すればよく、例えば５００ｎｍの厚さとすることができる。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｇｅが使用でき、Ｓｉを使用することが好ましい。ｎ型ドーパントの濃度は、５×１０１７ｃｍ－３～２×１０１９ｃｍ－３の範囲とすることが好ましい。
＜＜ｎ型ＡｌｙＧａ1-ｙＮオーミックコンタクト層＞＞
　ｎ型ＡｌｙＧａ1-ｙＮオーミックコンタクト層１５は、詳細を後述するオーミック電極と接続して電流を流すための層である。ｎ型ＡｌｙＧａ1-ｙＮオーミックコンタクト層１５を設ける場合、そのＡｌ組成ｙの値は、Ａｌ組成ｗ、ｘの値に対して、ｙ＜ｘ≦ｗであることが好ましい。
　ｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮオーミックコンタクト層１５の膜厚は、０．１～１μｍの範囲で適宜設定すればよく、例えば２００ｎｍの厚さとすることができる。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｇｅが使用でき、Ｓｉを使用することが好ましい。ｎ型ドーパントの濃度は、５×１０１７ｃｍ－３～２×１０１９ｃｍ－３の範囲とすることが好ましい。
＜＜ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層＞＞
　ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６は、光を受光し電気を発生させる層である。取出電極であるショットキー電極と、ｎ型ＡｌｙＧａ1-ｙＮオーミックコンタクト層を経由したオーミック電極とにより、受光した光によって生成したキャリアを電流として取り出すことができる。ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６のＡｌ組成ｚの値は、Ａｌ組成ｗ、ｘ、ｙの値に対して、ｚ≦ｙ＜ｘ≦ｗであることが好ましい。
　ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６は、アンドープとしても良く、また、意図的にｎ型ドーピングしても良い。キャリア濃度が１×１０１７ｃｍ－３未満となるようにすることが好ましい。ＡｌｚＧａ1-zＮ受光層１６の膜厚は、０．１～１μｍの範囲で適宜設定すればよく、例えば３００ｎｍの厚さとすることができる。
＜電極＞
　本発明による紫外線受光素子に設ける電極の形状及び配置は任意であり、例えばＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６上にショットキー電極を設け、ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５上にｎ型オーミック電極を設けることができる。この場合、ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６はエッチング部を有し、このエッチング部においてｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５が露出し、露出したｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５上にｎ型オーミック電極を設けることができる。
　後述の実施例では、紫外線受光素子を俯瞰すると、ショットキー電極の形状が円形であり、矩形のｎ型オーミック電極の中央の円形くり抜き部分に上記のショットキー電極が配置される形であるが、ショットキー電極の形状は円形のほかに矩形や多角形などでもよく、また、ｎ型オーミック電極もショットキー電極の形に応じて任意の形状とすることができる。
（エピタキシャル基板の製造方法の例）
　サファイア基板１１のｃ面上に、ＭＯＣＶＤ法によりアンドープのＡｌＮ層１２を１μｍ程度成長させる。ＡｌＮ層１２上に、Ａｌ組成ｗが０．５≦ｗ≦０．９５の範囲のアンドープＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層１３を、例えば１μｍ程度成長させる。次に、紫外線受光素子における横方向の抵抗を低減するために、ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層１４を例えば５００ｎｍ程度成長する。この場合のＡｌ組成ｘはｙ≦ｘ≦ｗであり、ｎ型ドーパントはＳｉであり、水素で希釈したシラン（ＳｉＨ４）ガス等で添加すればよい。次に、ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層１５を例えば２００ｎｍ程度成長する。この場合のＡｌ組成ｙはｙ≦ｘとする。次に、アンドープのＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６を例えば３００ｎｍ程度成膜する。Ａｌ組成ｚはｚ≦ｙである。それぞれのＡｌＧａＮ層の組成は、目的の受光感度幅および受光感度ピーク波長に合わせて調整すればよく、少なくともｚ＜ｘ≦ｗの関係を維持することが好ましい。各層をエピタキシャル成長させるための原料ソースを例示すると、Ａｌソースとしてはトリメチルアルミ（ＴＭＡ）を、Ｇａソースとしてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素ソースとしてはアンモニアガス（ＮＨ３）を用いればよい。キャリアガスとしては例えば水素（Ｈ２）を用いることができる。なお、本例における各層の膜厚は例示にすぎず、上述した各層の膜厚を適用することができる。
　先に参照した図２に本発明に適用可能なＡｌＧａＮ積層体を設けたエピタキシャル基板１００の断面構造模式図を示すが、ここに示したＡｌＮ層１２上の少なくとも４層のＡｌＧａＮ層に加え、それぞれの層間に中間層を設けても良い。例えば、層間の組成差やｎ型ドーパントの濃度差を緩やかに変化させる傾斜組成層、不純物濃度傾斜層である。或いは、層間の中間の組成、不純物濃度を有する層を追加することができる。
（紫外線受光素子の製造プロセスの例）
　図３は、本発明に従う紫外線受光素子の一例の断面構造模式図である。前述のエピタキシャル基板１００から個片化して素子を得る製造方法について、その具体例を説明する。初めに、最終的に個片化するためのダイシングラインの決定、および中間特性検査のため、個々の素子間に分離溝２０を設けるための加工を行う。ＡｌＮ層及びＡｌＧａＮ積層体の各エピタキシャル層並びにサファイア基板をエッチング加工するためには、塩素系ガスを用いたドライエッチングが不可避である。そこでまず、エピタキシャル基板１００上にＮｉやＣｒなどの耐性のあるメタルマスクのパターンを形成する。この場合、スパッタリング法や真空蒸着法で上記金属を５００ｎｍ以上成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチング法によって、メタルマスクのパターンを形成すればよい。そして、形成したメタルマスクのパターンをマスクとして利用し、ＩＣＰ（インダクション・カップルド・プラズマ）エッチング法でＢＣｌ３及びＣｌ２混合ガスなどを用いて、分離溝２０を設ける部分において、少なくともｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ電流拡がり層１４まで除去する（図３ではＡｌＮ層１２まで除去している）。次に、フォトリソグラフィーおよびウエットエッチング法により、オーミックコンタクト部を形成するためのメタルマスクのパターンをＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６上に形成し、ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６の一部を前述のドライエッチング法等によりｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮオーミックコンタクト層１５の部分にまで除去することでエッチング部を形成し、エッチング部によるｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮオーミックコンタクト層１５の露出領域を形成する。ドライエッチング用メタルをウエットエッチング等により除去した後、上記の露出領域のオーミック電極形成部分の開口部をフォトリソグラフィーで形成し、ｎ型オーミック電極２１用の積層メタル（例えばＴｉ／Ａｌ）を真空蒸着法などで成膜し、リフトオフ法でｎ型オーミック電極２１のパターンを形成する。その後熱処理を行うことで、ｎ型オーミックコンタクト電極２１を形成することができる。また、ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層１６の表面にショットキー電極２３を形成するため、フォトリソグラフィーによる開口部形成を行い、真空蒸着法などによりショットキーメタルを成膜後、リフトオフによってショットキー電極２３を形成する。ショットキーメタルとしては、仕事関数の大きいＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒなどを使用することができる。また、これら金属の積層構造を用いても良い。個片化して個別分離する前にウエハの状態でプローバー（電気特性評価用の針立て）を用いた電気光学的な中間評価を行ってもよい。次いで各種個片化法（機械的切断、ケガキ導入切断、レーザ切断など）によって個片化する。
　以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。まず、作製した紫外線受光素子の評価方法について説明する。
（受光素子の光電気特性の評価方法）
　受光素子の電気特性評価は、ウエハ状態、或いは個片化した素子に対して、ショットキー電極およびオーミック電極間を探針し、アジレント社製プレシジョン半導体パラメータ・アナライザ（４１５６Ｃ）を用いて実施した。掃引電圧範囲は－２０Ｖ～＋５Ｖの範囲とし、電流値を計測することで、いわゆるＩ－Ｖ特性を評価した。電磁ノイズ及び室内光の外乱を防ぐために、測定はダークシールドボックス内で実施した。光照射方向としては、サファイア基板側からを主としたが、比較のためショットキー電極（エピタキシャル層表面）側からの照射も実施した。試料への光照射は、日本分光社製のキセノン（Ｘｅ）１５０Ｗ光源（ＰＳ－Ｘ１５０）からの光を同社製の集光系及び各種光学フィルター系を経由して、同社製のＣＴ－２５分光器に導入し、分光後は耐紫外線紫外・可視光ファイバーを経由して評価目的の試料に照射した。なお、試料表面の照射スポット径はφ１．２ｍｍであり、照射光波長は２００ｎｍ～６８０ｎｍの範囲とした。
　各波長における絶対照射パワーは、オフィール社製のＰＤ３００－ＵＶ及び浜松ホトニクス社製のＳ２２８１フォトセンサーの両者での測定確認を行っており、波長域２００ｎｍ～６８０ｎｍの範囲の計測で、絶対値誤差が全領域で最大でも１０％以内である事を確認した。なお、各波長における応答度は、所定のバイアス電圧下での光電流値（Ａ）を照射パワー（Ｗ）で割って算出するため、単位はＡ/Ｗとなる。上述した拒絶率を求めるにあたり、可視光域の照射光量は大きい方がより好ましい。感度の低い可視光域の応答度評価には、分光光源以外にも、分光光源よりも照射パワーの大きい中心発光波長が４５５ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍの３種のファイバーカップルＬＥＤ光源を用いた測定も、参考データを取得するために行った。ＬＥＤ光源では通電電流の調整により、最大６ｍＷ程度試料面に照射が可能である。
＜実施例１＞
　受光感度のピーク波長が２６０ｎｍである実施例１に係る紫外線受光素子を、以下のエピタキシャル成長条件でＭＯＣＶＤ法により作製した。サファイアｃ面基板にアンドープのＡｌＮ（０００１）エピタキシャル層を８００ｎｍ成長した。次に、アンドープのＡｌ０．７０Ｇａ０．３０Ｎ層（ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層に相当）を１０００ｎｍ成長した。次いで、Ｓｉドープしたｎ型Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層（ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層に相当）を５００ｎｍ成長し、次いでオーミックコンタクト形成用のＳｉドープｎ型Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０Ｎ層（ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層に相当）を２００ｎｍ成長し、最後にアンドープのＡｌ０．５０Ｇａ０．５０Ｎ層（ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層に相当）を３００ｎｍ成長して、受光素子用エピタキシャル基板を製造した。ＡｌＧａＮ積層体における各ＡｌＧａＮ層の組成関係を既述の組成記号（ｗ、ｘ、ｙ、ｚ）を用いて表記すると、ｗ＝０．７０、ｘ＝０．６８、ｙ＝０．５０、ｚ＝０．５０である。次いで、図３を参照して説明した前述の紫外線受光素子の素子製造プロセスの一例に従い、素子寸法２ｍｍ□（分離溝幅２００μｍ）、ショットキー電極は素子中央部にφ１．６ｍｍ径、その周囲にｎ型オーミック電極を具備した紫外線受光素子を作製した。ショットキー電極の金属にはＮｉを用い、その厚みは２００ｎｍ厚みである。また、ｎ型オーミック電極の金属にはＴｉ／Ａｌを用い、その合計厚みは合計２１０ｎｍである。得られた紫外線受光素子に対し、サファイア基板側から照射波長を変えて、光電流―電圧（Ｉ－Ｖ）特性を測定し、各波長における応答度を求めた。別途、ファイバーカップルＬＥＤ光源を用いて可視領域の上記３波長についてＬＥＤ光照射を行い、それぞれの波長での応答度も求めた。
　図４に、暗状態および２６０ｎｍ光ならびに可視光である５３０ｎｍを照射した場合のＩ－Ｖ特性を示す。図５Ａに、バイアス電圧が０Ｖの場合の応答度の波長依存性を表示した受光感度スペクトルを示す。図５Ａより、受光感度ピーク波長が２６０ｎｍであり、その半値幅が２０ｎｍであることが分かる。この場合、半値短波長側の波長は２５０ｎｍである。可視光との拒絶率を明確に示すため、図５Ｂに、図５Ａの応答度（縦軸）を片対数表示した。黒丸（●）はＸｅランプ光源を分光して試料に照射した場合の応答度の波長依存性であり、併せてＬＥＤを光源に用いた４５５ｎｍ照射（△）、５３０ｎｍ照射（◇）、６３０ｎｍ照射（□）による応答度の結果を図５Ｂ中に付記している。図５Ｂ中の△は１．５ｍＷの照射であり、◇は３．３ｍＷの照射であり、□は６．１ｍＷの照射であった。ちなみに分光器光源の照射パワーは４５５ｎｍでは１８．７μＷ、５３０ｎｍで１３.０μＷ、６３０ｎｍでは８．５μＷであった。
　分光器光源を用いたバイアス電圧０Ｖの黒丸（●）での受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは２５．８ｍＡ/Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは１．４８×１０－４ｍＡ/Ｗであった。これらの値を用いて計算すると、拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、１．７４×１０５であり、１０５以上の拒絶率であった。参考にＸｅランプ光源よりも高出力のＬＥＤを当てた場合の応答度は、黒丸（●）よりも低かったことから、拒絶率は少なくとも１０５～１０６以上であることが分かった。
＜実施例２＞
　受光感度のピーク波長が３２０ｎｍである実施例２に係る紫外線受光素子を、以下のエピタキシャル成長条件で作製した。サファイアｃ面基板にアンドープＡｌＮ（０００１）層を８００ｎｍ成長した。次に、アンドープのＡｌ０．７０Ｇａ０．３０Ｎバッファ層を１０００ｎｍ成長した。次いで、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層を５００ｎｍ成長し、次いでオーミックコンタクト形成用のＳｉドープｎ型Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０Ｎ層を２００ｎｍ成長し、最後にアンドープＡｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎ層を５００ｎｍ成長して、受光素子用エピタキシャル基板を製造した。ＡｌＧａＮ積層体における各ＡｌＧａＮ層の組成関係を既述の組成記号（ｗ、ｘ、ｙ、ｚ）を用いて表記すると、ｗ＝０．７０、ｘ＝０．６８、ｙ＝０．５０、ｚ＝０．２０である。なお、その他の成長条件は実施例１と同様である。
　実施例１と同様のデバイス加工を行い、電気・光学特性を評価した。図６に、暗状態およびＸｅランプを分光した３２０ｎｍ光ならびに可視光である５３０ｎｍ光を照射した場合のＩ－Ｖ特性を示す。図７Ａに、バイアス電圧が０Ｖの場合の応答度の波長依存性を表示した受光感度スペクトルを示す。図７Ａより、３２０ｎｍに受光感度ピークを有することが分かる。バイアス電圧が０Ｖの場合の半値幅は１８ｎｍであり、半値の長波長側波長は３２５ｎｍであった。なお、図示しないがバイアス電圧が－１０Ｖのときには半値幅は３５ｎｍであり、半値の長波長側波長は３３５ｎｍであった。可視光との拒絶率を示すため応答度を片対数表示したグラフを図７Ｂに示す。黒丸（●）はＸｅランプ光源を分光して試料に照射した場合の応答度の波長依存性を示したもので、受光素子へのバイアス電圧は０Ｖである。併せてＬＥＤを光源に用いた４５５ｎｍ照射（△）、５３０ｎｍ照射（◇）、６３０ｎｍ照射（□）による応答度の結果を図７Ｂ中に付記している。ＬＥＤ光源及び分光器光源の照射パワーは実施例１と同様である。
　分光器光源を用いたバイアス電圧０Ｖの黒丸（●）での受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは２１．４ｍＡ/Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは１．２９×１０－４ｍＡ/Ｗであった。これらの値を用いて計算すると、拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、１．６６×１０５であり、１０５以上の拒絶率であった。参考にＸｅランプ光源よりも高出力のＬＥＤを当てた場合の応答度は、黒丸（●）よりも低かったことから、拒絶率は少なくとも１０５～１０６以上の拒絶率であった。
＜実施例３＞
　受光感度ピーク波長が２３０ｎｍである実施例３に係る紫外線受光素子を、以下のエピタキシャル成長条件で作製した。サファイアｃ面基板にアンドープＡｌＮ（０００１）を８００ｎｍ成長した。次に、アンドープのＡｌ０．９５Ｇａ０．０５Ｎ層を１０００ｎｍ成長した。次いでＳｉドープｎ型Ａｌ０．８８Ｇａ０．１２Ｎ層を５００ｎｍ成長し、次いでオーミックコンタクト形成用のＳｉドープｎ型Ａｌ０．８０Ｇａ０．２０Ｎ層を２００ｎｍ成長、最後にアンドープＡｌ０．７５Ｇａ０．２５Ｎ層を３００ｎｍ成長して、受光素子用エピタキシャル基板を製造した。ＡｌＧａＮ積層体における各ＡｌＧａＮ層の組成関係を既述の組成記号（ｗ、ｘ、ｙ、ｚ）を用いて表記すると、ｗ＝０．９５、ｘ＝０．８８、ｙ＝０．８０、ｚ＝０．７５である。なお、その他の成長条件は実施例１と同様である。
　実施例１と同様のデバイス加工を行い、電気・光学特性を評価した。図８に、暗状態およびＸｅランプを分光した２３０ｎｍ光ならびに５３０ｎｍ光を照射した場合のＩ－Ｖ特性を示す。図９Ａに、バイアス電圧が０Ｖの場合の応答度の波長依存性を表示した受光感度スペクトルを示す。図９Ａより、２３０ｎｍに受光感度ピークを有することが分かる。この場合半値幅は１８ｎｍであり、半値の短波長側波長は２１６ｎｍである。可視光との拒絶率を示すため、応答度を片対数表示したグラフを図９Ｂに示す。黒丸（●）はＸｅランプ光源を分光して試料に照射した場合の応答度の波長依存性を示したもので、受光素子へのバイアス電圧は０である。併せてＬＥＤを光源に用いた４５５ｎｍ照射（△）、５３０ｎｍ照射（◇）、６３０ｎｍ照射（□）による応答度の結果を図９Ｂ中に付記している。ＬＥＤ光源及び分光器光源の照射パワーは実施例１と同様である。
　分光器光源を用いたバイアス電圧０Ｖの黒丸（●）での受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは１４．８ｍＡ/Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは１．３７×１０－４ｍＡ/Ｗであった。これらの値を用いて計算すると、拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、１．０８×１０５であり、１０５以上の拒絶率であった。参考にＸｅランプ光源よりも高出力のＬＥＤを当てた場合の応答度は、黒丸（●）よりも低かったことから、拒絶率は少なくとも１０５～１０６以上の拒絶率であった。
＜比較例１＞
　Ｓｉ受光素子に紫外光バンドパスフィルターを付与した紫外特定波長帯受光素子、浜松ホトニクス社製Ｓ１２７４２－２５４は水銀ランプの殺菌線（２５４ｎｍ）に合わせた受光感度を有する。そこで、当該素子を用いて、暗状態およびＸｅランプ光源を分光して２５４ｎｍ光、４００ｎｍから６８０ｎｍの可視領域光を照射した場合のＩ－Ｖ特性を測定した。図１０に測定結果を示すものである。暗電流は評価装置系の検出下限に近いレベルであるが、可視光照射では光電流がかなり流れ（４００ｎｍ～６８０ｎｍ）、２５４ｎｍ光照射時の電流値に対して２桁程度の差しかない。図１１は応答度の波長依存性を示したものであり、可視光への拒絶率は１０２台の半ば（少なくとも１０２超１０３未満の範囲内）である。なお、受光感度ピークは２５４ｎｍであり、半値幅は１３ｎｍであった。
（比較例２）
　実施例１～３では、サファイア基板側から光照射を実施したが、以下の比較例２－１～２－３では実施例で用いた受光素子を用いつつ、受光層面側から光照射を行い電気・光学特性の評価を行った。
＜比較例２－１＞
　比較例２－１では、実施例１の２６０ｎｍに受光感度を有する素子の受光層面側から光照射を行った。図１２Ａは受光層側のショットキー電極越しに光照射を行った場合の応答度の波長依存性を示す線形表示のグラフであり、バイアス電圧０Ｖの例を示している。応答度の半値幅は６０ｍｍであり、受光感度ピークの短波長に広がる受光感度を有しており、非対称な形状となっている。図１２Ｂは可視光拒絶率を示すための応答度を片対数表示したグラフである。
　バイアス電圧０Ｖの黒丸（●）の受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは２．３７ｍＡ／Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは１．２９×１０－４ｍＡ／Ｗであり、計算される拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、１．８４×１０４であり、１０５未満の拒絶率であった。
＜比較例２－２＞
　比較例２－２では、実施例２で用いた３２０ｎｍに受光感度ピークを有する素子に対し、ショットキー電極越しに受光層側から光照射を行った。図１３Ａは応答度の波長依存性を示す線形表示のグラフで、バイアス電圧０Ｖの場合の例を示すものであり、受光感度の半値幅は６７ｎｍであった。この場合も、受光感度ピーク波長よりも短波長側で感度の広がりが大きく、非対称な形状となっている。図１３Ｂは可視光拒絶率を示すための応答度を片対数表示したグラフである。
　バイアス電圧０Ｖの黒丸（●）の受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは１３．７ｍＡ/Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは２．２０×１０－４ｍＡ/Ｗであり、計算される拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、６．２３×１０４であり、１０５未満の拒絶率であった。
＜比較例２－３＞
　比較例２－３では、実施例３で用いた２３０ｎｍに受光感度ピークを有する素子に対し、ショットキー電極越しに受光層側から光照射を行った。図１４Ａは応答度の波長依存性を示す線形表示のグラフで、バイアス電圧０Ｖの場合の例を示すものである。２００ｎｍ未満の波長については、光照射パワーの測定が測定レンジ外になるため応答度を求めることができないが、長波長側の半値波長が２４５ｎｍであるため、少なくとも半値幅は５０ｎｍを超えることが十分に読み取れる。この場合も、受光感度よりも短波長側での感度の広がりが大きく、非対称な形状である。図１４Ｂは可視光拒絶率を示すために応答度を片対数表示したグラフである。
　バイアス電圧０Ｖの黒丸（●）の受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐは４．３５ｍＡ/Ｗであり、４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖは１．２５×１０－４ｍＡ/Ｗであり、計算される拒絶率（Ｒｐ/Ｒｖ）は、３．８４×１０４であり、１０５未満の拒絶率であった。
　以上の実施例１～３および比較例２－１～２－３の測定結果を表１にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１より、本発明の実施形態に従うＡｌＧａＮ積層体を用い、サファイア基板側からの光照射を行う事で、可視領域の応答度に対して１０５以上の拒絶率を得ると共に、半値幅が４０ｎｍ以下で特定波長のみを検出ことができることが分かる。
　本発明による紫外線受光素子は、可視光や近紫外光の外乱を受けずに目的の紫外線波長のみを検出することができる。かかる特定波長のみを検出する紫外線受光素子は、殺菌用途、医療用途、分析用途等で発光素子とのペアで、出力モニタ、制御フィードバック用に用いる事ができ非常に有用である。
　１１　サファイア基板
　１２　ＡｌＮ層
　１３　ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層
　１４　ｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層
　１５　ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層
　１６　ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層
　２０　分離溝
　２１　ｎ電極
　２３　ショットキー電極

Claims (6)

  1. 　２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線領域に受光感度ピーク波長を有し、
    　４００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の可視領域の応答度の平均値Ｒｖに対する前記受光感度ピーク波長での応答度Ｒｐの比（Ｒｐ／Ｒｖ）である拒絶率が１０５以上であることを特徴とするショットキー型の紫外線受光素子。
  2. 　前記紫外線受光素子は、サファイア基板上のＡｌＮ層と、前記ＡｌＮ層上にＡｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＮ層からなるＡｌＧａＮ積層体とを有し、
    　前記応答度測定の照射光は前記サファイア基板の側から入射されることを特徴とする、請求項１に記載の紫外線受光素子。
  3. 　前記紫外線受光素子の受光感度スペクトルの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線受光素子。
  4. 　前記ＡｌＧａＮ積層体は、前記ＡｌＮ層側から順に、ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層（０．５≦ｗ≦０．９５）及びＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層を有し、
    　各Ａｌ組成の値がｚ＜ｗの関係を満足することを特徴とする、請求項２又は３に記載の紫外線受光素子。
  5. 　前記ＡｌＧａＮ積層体は、前記ＡｌｗＧａ１－ｗＮバッファ層と前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層との間に、前記ＡｌＮ層側から順にｎ型ＡｌｘＧａ１－ｘＮ電流広がり層及びｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層を有し、
    　各Ａｌ組成の値が
    　　ｚ≦ｙ＜ｘ≦ｗ
    の関係を満足することを特徴とする、請求項４に記載の紫外線受光素子。
  6. 　前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層はエッチング部を有し、前記エッチング部において前記ｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層が露出し、
    　前記露出したｎ型ＡｌｙＧａ１－ｙＮオーミックコンタクト層上にｎ型オーミック電極が設けられ、
    　前記ＡｌｚＧａ１－ｚＮ受光層上にショットキー電極を有することを特徴とする、請求項５に記載の紫外線受光素子。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104074A (en) * 1997-12-11 2000-08-15 Apa Optics, Inc. Schottky barrier detectors for visible-blind ultraviolet detection
JP2002083996A (ja) * 2000-06-22 2002-03-22 Nichia Chem Ind Ltd 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
JP2004039913A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Osaka Gas Co Ltd 紫外線受光素子および火炎センサ
JP2004288925A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Osaka Gas Co Ltd 面配列型受光素子および火炎センサ
JP2019110168A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 スタンレー電気株式会社 光半導体素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104074A (en) * 1997-12-11 2000-08-15 Apa Optics, Inc. Schottky barrier detectors for visible-blind ultraviolet detection
JP2002083996A (ja) * 2000-06-22 2002-03-22 Nichia Chem Ind Ltd 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
JP2004039913A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Osaka Gas Co Ltd 紫外線受光素子および火炎センサ
JP2004288925A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Osaka Gas Co Ltd 面配列型受光素子および火炎センサ
JP2019110168A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 スタンレー電気株式会社 光半導体素子

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