JP2003282925A

JP2003282925A - 受光素子の作製方法

Info

Publication number: JP2003282925A
Application number: JP2002080703A
Authority: JP
Inventors: Hikari Hirano; 光平野; Yoshikazu Yamamoto; 美和山本; Satoshi Kamiyama; 智上山; Hiroshi Amano; 浩天野; Isamu Akasaki; 勇赤崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積、且つ高感度の受光素子の作製方法を
提供する。【解決手段】受光素子の作製方法が、基板上に、単数
または複数の半導体層を備えてなる下地構造を形成する
工程と、前記下地構造上に、ＩＩＩ族窒化物からなる受
光領域を含む単数または複数の半導体層を備えてなるデ
バイス構造を形成する工程とを含み、前記下地構造が有
機金属気相成長法により形成され、前記デバイス構造の
内の少なくとも前記受光領域の形成に係る前記ＩＩＩ族
窒化物が、分子線エピタキシにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子の作製方
法に関し、詳細には、多層構造の受光素子を形成する際
に使用される堆積技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＩＩＩ族窒化物半導体を用い
た受光素子が作製されている。これらのＩＩＩ族窒化物
半導体は直接遷移型の半導体であり、且つそのバンドギ
ャップエネルギは紫外域の光を吸収できる程度に広いた
め、紫外線受光素子の受光領域として採用することもで
きる。ただし、感度の良い受光素子が必要である場合に
は、受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物半導体の結晶
品質が良好であることが求められるのだが、上述のＩＩ
Ｉ族窒化物半導体と下地の基板（一般的にはサファイア
基板）との間には格子定数（格子間隔）の不整合という
問題が存在する。両者の間に格子定数の不整合が存在す
る場合、基板上に成長するＩＩＩ族窒化物半導体に転位
が発生し、その転位による準位によって光キャリアがト
ラップされるなどして、受光感度が低下するという問題
が発生する。

【０００３】以上の問題点を克服するため、即ち、受光
領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物半導体の結晶品質を良
好なものとするために、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）を用いて、まず、サファイア基板上に、低温（約
６００℃）で堆積されたＡｌＮ層と、結晶改善層である
ＧａＮ層と、低温堆積されたＡｌＮ層とが順次形成され
た下地構造を設け、その下地構造上に、有機金属気相エ
ピタキシー（ＭＯＶＰＥ法）を用いて、例えば、ｎ型半
導体層、ｉ型半導体層（受光領域）、およびｐ型半導体
層などが順次積層され、その内の単数または複数の半導
体層により受光領域が形成されるデバイス構造を設けて
いた。このような、基板と、下地構造と、デバイス構造
とを備えてなる素子構造を採用した場合、デバイス構造
の形成に係るＩＩＩ族窒化物半導体と基板との間に存在
する格子不整合による影響が緩和され、デバイス構造に
含まれる受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物半導体の
結晶品質を比較的良好なものとすることができていた。

【０００４】ここで、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法およびＭＯＶＰＥ法）を用いてＧａＮ、ＡｌＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体を
成長させる際に使用される原料については、Ｇａ源とし
てトリメチルガリウム：ＴＭＧａが使用され、Ａｌ源と
してトリメチルアルミニウム：ＴＭＡｌが使用され、Ｉ
ｎ源としてトリメチルインジウム：ＴＭＩｎが使用され
ることが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、受光素子を火
炎センサとしての用途に使用する場合、太陽光や各種照
明機器からの室内光とは区別して、火炎からの光のみを
受光するという高い波長選択性を有することが要求され
る。具体的には、火炎の光の内の検出対象とする光の波
長範囲における感度が、検出対象としない光の波長範囲
における感度の一万倍以上である程度の波長選択性を有
することが求められる。尚、本明細書での説明において
「感度（単位はＡ／Ｗ）」とは、受光素子に照射される
光強度（Ｗ）に対して、どれだけの光電流（Ａ）が発生
したかを示すものであり、同じ強度の光を照射した場
合、発生する光電流が大きいほど感度が高いと言える。

【０００６】上述のように、高性能な受光素子に対して
は、高い波長選択性を有することが求められるのだが、
その受光素子を作製する場合に採用される有機金属気相
成長法において原料に使用した各有機金属化合物に含ま
れる炭素原子が、堆積された各膜中に取り込まれること
によって不純物準位が形成される。そして、この不純物
準位による光吸収のために、検出対象としない波長範囲
に感度が現れるといった問題が発生するため、検出対象
とする光の波長範囲における感度を検出対象としない光
の波長範囲における感度の一万倍以上とすることが困難
になるという問題が存在する。

【０００７】また、ＣＶＤ装置を用いて半導体層の成長
を行う場合、通常、半導体層の成長が行われる反応室内
の圧力を約１０³Ｐａ〜約１０⁵Ｐａに設定するが、その
場合には、半導体層の横方向への成長が抑制されるた
め、受光領域の大面積化および結晶品質の均一化が達成
されないという問題がある。

【０００８】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、大面積、且つ高感度の受光素子
の作製方法を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る受光素子の作製方法の第一の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載の如く、基板
上に、単数または複数の半導体層を備えてなる下地構造
を形成する工程と、前記下地構造上に、ＩＩＩ族窒化物
からなる受光領域を含む単数または複数の半導体層を備
えてなるデバイス構造を形成する工程とを含み、前記下
地構造が有機金属気相成長法により形成され、前記デバ
イス構造の内の少なくとも前記受光領域の形成に係る前
記ＩＩＩ族窒化物が、分子線エピタキシにより形成され
る点にある。

【００１０】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第二の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項２に記載の如く、ＩＶＡ族元素のホウ化物
からなる基板上に、ＩＩＩ族窒化物からなる受光領域を
含む単数または複数の半導体層を備えてなるデバイス構
造を形成する工程を含み、前記デバイス構造の内の少な
くとも前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物が、分
子線エピタキシにより形成される点にある。

【００１１】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第三の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項３に記載の如く、上記第二の特徴構成に加
えて、前記ホウ化物がＺｒＢ₂である点にある。

【００１２】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第四の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項４に記載の如く、上記第二または第三の特
徴構成に加えて、前記デバイス構造を形成する工程に先
立って、前記基板上に、単数または複数の半導体層を備
えてなる下地構造を有機金属気相成長法により形成する
工程を含む点にある。

【００１３】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第五の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項５に記載の如く、上記第一から第四の特徴
構成に加えて、前記デバイス構造の光入射面側に、前記
デバイス構造における入射光の反射率を低減させる反射
防止手段を形成する工程を含む点にある。

【００１４】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第六の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項６に記載の如く、上記第一から第五の特徴
構成に加えて、前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物のバンドギャップエネルギが３．６ｅＶ以上である点
にある。

【００１５】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第七の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項７に記載の如く、上記第六の特徴構成に加
えて、前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物のバン
ドギャップエネルギが４．０ｅＶ以下である点にある。

【００１６】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第八の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項８に記載の如く、上記第六の特徴構成に加
えて、前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物のバン
ドギャップエネルギが４．１ｅＶ以上である点にある。

【００１７】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第九の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項９に記載の如く、上記第八の特徴構成に加
えて、前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物のバン
ドギャップエネルギが４．４ｅＶ以上である点にある。

【００１８】上記課題を解決するための本発明に係る火
炎センサの特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１
０に記載の如く、請求項６から請求項９の何れか１項に
記載の受光素子の作製方法を用いて作製された点にあ
る。

【００１９】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る受光素子の作製方法の第一の特徴構成によれば、
受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物を形成する工程が
分子線エピタキシにより行われるので、受光領域には炭
素がほとんど存在しない受光素子を形成することができ
る。従って、ＩＩＩ族窒化物中に取り込まれた場合に、
光吸収に寄与する不純物準位を形成して、受光素子に対
して不必要な感度を持たせる働きをする炭素が膜中にほ
とんど存在しないことから、波長選択性が良好で、微弱
な光が照射された場合であっても感度良く検出すること
ができる受光素子を提供することができる。また、分子
線エピタキシにより受光領域が形成されるので、受光領
域の大面積化および受光領域の結晶品質の均一化を達成
することができる。更に、受光領域の大面積化および受
光領域の結晶品質の均一化を達成することができること
から、１枚のウェハから高い歩留まりで多数の受光素子
を得ることも可能であり、ＭＢＥ装置による成膜速度が
低いとしても、受光素子を作製する際に必要なトータル
コストを低くすることができる。

【００２０】本発明に係る受光素子の作製方法の第二の
特徴構成によれば、受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物を形成する工程が分子線エピタキシにより行われるの
で、受光領域には炭素がほとんど存在しない受光素子を
形成することができる。従って、ＩＩＩ族窒化物中に取
り込まれた場合に、光吸収に寄与する不純物準位を形成
して、受光素子に対して不必要な感度を持たせる働きを
する炭素が膜中にほとんど存在しないことから、波長選
択性が良好で、微弱な光が照射された場合であっても感
度良く検出することができる受光素子を提供することが
できる。また、分子線エピタキシにより受光領域が形成
されるので、受光領域の大面積化および受光領域の結晶
品質の均一化を達成することができる。更に、受光領域
の大面積化および受光領域の結晶品質の均一化を達成す
ることができることから、１枚のウェハから高い歩留ま
りで多数の受光素子を得ることも可能であり、ＭＢＥ装
置による成膜速度が低いとしても、受光素子を作製する
際に必要なトータルコストを低くすることができる。

【００２１】更に、受光領域を含むデバイス構造が、Ｉ
ＩＩ族窒化物と格子定数が同等であるＩＶＢ族元素（チ
タン、ジルコニウム、ハフニウム等）のホウ化物からな
る基板上に形成されるので、受光領域を含むデバイス構
造の結晶品質を良好なものとすることができる。

【００２２】本発明に係る受光素子の作製方法の第三の
特徴構成によれば、ＩＶＡ族元素のホウ化物の内のＺｒ
Ｂ₂が基板材料として使用されるので、ＩＩＩ族窒化物
の格子定数とＺｒＢ₂の結晶成長面の格子間隔とをほぼ
同等とすることができる。その結果、基板上に形成され
るデバイス構造（ＩＩＩ族窒化物半導体）の結晶品質を
良好なものとすることができる。

【００２３】本発明に係る受光素子の作製方法の第四の
特徴構成によれば、緩衝層となるべき半導体層が有機金
属気相成長法によって基板上に形成された後で、デバイ
ス構造が形成されるので、そのデバイス構造の結晶品質
を良好なものとすることができる。

【００２４】本発明に係る受光素子の作製方法の第五の
特徴構成によれば、受光領域上の入射光側に反射防止手
段が設けられていることで、反射防止手段を設けていな
い場合に比べて受光領域に入射される光量（エネルギ
量）を増大させることができる。その結果、受光領域に
おける光電変換効率が増大されたことと等価であること
から、火炎からの光の強度が弱くても感度良く検出する
ことができる受光素子を提供することができる。

【００２５】本発明に係る受光素子の作製方法の第六の
特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエネ
ルギが３．６ｅＶ以上であることで、波長約３４４ｎｍ
（３．６ｅＶ）以下の波長の光、即ち、波長約３４４ｎ
ｍ以下の波長域に現れる火炎の光を上記受光領域によっ
て選択的に検出することができる受光素子を得ることが
できる。

【００２６】本発明に係る受光素子の作製方法の第七の
特徴構成によれば、上記受光領域において３．６ｅＶ以
上４．０ｅＶ以下のエネルギを有する光が吸収されるこ
とで、波長約３１０ｎｍ（４．０ｅＶ）〜３４４ｎｍ
（３．６ｅＶ）の範囲の波長の光、即ち、火炎の光の中
でも特に炭化水素を含む化合物を燃焼させた場合に観測
されるＯＨラジカルの発光に起因する発光ピークを良好
に検出することができる受光素子を得ることができる。
特に、受光素子の設置場所がエンジン内部などの閉鎖さ
れた空間である場合には、屋外に設置された場合には同
時に観測される各種照明機器からの室内光や太陽光とい
った光が存在することがないため、火炎の光のみを良好
に検出することができる。

【００２７】本発明に係る受光素子の作製方法の第八の
特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエネ
ルギが４．１ｅＶ以上であることで、波長約３００ｎｍ
（４．１ｅＶ）以下の波長の光、即ち、火炎の光を上記
受光領域によって検出することができる受光素子を得る
ことができる。更に、波長約３００ｎｍを超える波長の
光、即ち、各種照明機器などからの室内光に対しては上
記受光領域が感度を有さないので、火炎の光に対して選
択的に感度を有する受光素子を得ることができる。

【００２８】本発明に係る受光素子の作製方法の第九の
特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエネ
ルギが４．４ｅＶ以上であることで、波長約２８０ｎｍ
（４．４ｅＶ）以下の波長の光、即ち、火炎の光を上記
受光領域によって検出することができる受光素子を得る
ことができる。更に、波長約２８０ｎｍを超える波長の
光、即ち、各種照明機器などからの室内光および太陽光
（自然光）に対しては上記受光領域が感度を有さないの
で、火炎の光に対して選択的に感度を有する受光素子を
得ることができる。

【００２９】本発明に係る火炎センサの特徴構成によれ
ば、受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物のバンドギャ
ップエネルギが火炎の光に対して選択的に感度を有する
ような値に調整され、同時に、受光素子に対して不必要
な感度を持たせる働きをする炭素の膜中含有量が低減さ
れた火炎センサが提供される。従って、検出対象とする
波長範囲（火炎の光が含まれる範囲）における感度と、
検出対象としない波長範囲（太陽光や室内光などの外乱
光が含まれる範囲）における感度との間の感度差が大き
い火炎センサが得られることから、照射される火炎の光
強度が小さい場合であっても、その存在を外乱光と区別
して感度良く検出することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る受光素子の作
製方法について図面を参照して説明する。図１に例示す
るのは、受光素子を構成する半導体層の成膜が行われる
成膜装置の構成図である。この成膜装置は、ＣＶＤ（気
相成長法）装置１とＭＢＥ（分子線エピタキシ）装置２
とがトンネル３によって連結され、膜の堆積が行われる
基板がそのトンネル３を搬送されるような構成になって
いる。従って、ＣＶＤ装置１を使用して得られた膜が大
気に触れること無しにＭＢＥ装置２に搬送され、ＭＢＥ
装置２を使用して更に膜の堆積が行われるような成膜プ
ロセス、またはＭＢＥ装置２での成膜の後にＣＶＤ装置
１での成膜を行うようなプロセスを実施することができ
る。

【００３１】本実施形態において使用されるＣＶＤ装置
１は、有機金属気相成長法によって成膜を行うことがで
きる一般的な装置が用いられる。詳細には、キャリアガ
スを流して、液体の有機金属原料を気化し、その原料を
キャリアガスで反応室内に供給する。そして、供給され
た原料が反応室内に設けられた基板に堆積して、所望の
膜を得ることができる。また、原料が気体の場合には、
キャリアガスを使用せずに、原料を直接反応室内に供給
すればよい。具体的には、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物
半導体の成膜を行いたい場合、ガリウム源としてトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）、ＴＥＧａ（トリエチルガリ
ウム）が使用され、アルミニウム源としてトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡｌ）、ＴＥＡｌ（トリエチルアルミ
ニウム）が使用され、インジウム源としてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、ＴＥＩｎ（トリエチルインジウ
ム）が使用され、窒素源としてアンモニアが一般的に使
用される。

【００３２】従って、液体のＴＭＧａまたはＴＥＧａを
貯蔵する原料タンク、液体のＴＭＡｌまたはＴＥＡｌを
貯蔵する原料タンク、液体のＴＭＩｎまたはＴＥＩｎを
貯蔵する原料タンク、および気体のアンモニアを貯蔵す
る原料タンクをそれぞれ用意し、ＴＭＧａまたはＴＥＧ
ａ、ＴＭＡｌまたはＴＥＡｌ、およびＴＭＩｎまたはＴ
ＥＩｎに対してはキャリアガス（窒素、水素など）を用
いて気化させると共に、反応室に供給する流量を調整す
る。また、アンモニアはそのガス流量を調整して、反応
室に直接供給される。

【００３３】ＣＶＤ装置１の反応室内に供給された原料
ガスは、反応室に設けられた原料ガスの活性化手段によ
って、基板の結晶成長面に堆積する。原料ガスの活性化
手段としては、加熱手段、プラズマ発生手段などが代表
的なものであり、供給された原料ガスが複数種の元素を
含む場合には、活性化された各元素が化合物を形成して
基板の結晶成長面に堆積成長される。尚、原料ガスの種
類によってその活性化の度合は様々であり、基板の表面
付近で分解される有機金属材料や、基板の表面に到達す
る以前に分解される有機金属材料などがある。

【００３４】また、ドーパントを用いて不純物半導体を
作製する場合、Ｓｉドープの場合のドーパントとしてジ
シランまたはシランを使用し、Ｍｇドープの場合のドー
パントとしてＭｅＣｐ₂Ｍｇ（ビスメチルシクロペンタ
ンマグネシウム）またはＥｔＣｐ₂Ｍｇ（ビスエチルシ
クロペンタンマグネシウム）を使用し、Ｂｅドープの場
合のドーパントとしてＣｐ₂Ｂｅ（シクロペンタンベリ
リウム）またはＭｅＣｐ₂Ｍｇ（ビスメチルシクロペン
タンベリリウム）を使用することができる。

【００３５】本実施形態において使用されるＭＢＥ装置
２においては、成膜されるＧａ、Ａｌ、Ｉｎなどの金属
材料は、それぞれ金属ターゲットを用いたスパッタリン
グによって供給することができる。或いは、ＴＭＧａ、
ＴＥＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＥＡｌ、ＴＭＩｎ、ＴＥＩｎの
ような有機金属をガスソースとして使用することもでき
る。窒素材料は、アンモニアガスまたは窒素イオンを用
いることができる。また、ドーパントを用いて不純物半
導体を作製する場合、ドーパントとなるＳｉ、Ｍｇ、Ｂ
ｅなどの各金属単体や金属化合物を金属ターゲットとし
たスパッタリングによって、不純物を供給することがで
きる。

【００３６】以上のようなＣＶＤ装置１およびＭＢＥ装
置２を使用して形成された受光素子の構造について図２
に例示する。

【００３７】図２に示す受光素子３０は、基板１０上
に、下地構造と、デバイス構造とが順次堆積されて形成
される。下地構造は、基板１０上に、低温堆積緩衝層１
１と、結晶改善層１２と、低温堆積中間層１３とを順次
堆積することで得られる。また、デバイス構造は、下地
構造上に、ｎ型半導体層１４と、受光領域として作用す
るｉ型半導体層１５と、ｐ型半導体層１６と、ｐ型コン
タクト層１７とを順次堆積し、それらの堆積層を部分的
にエッチングすることで露出されたｎ型半導体層１４の
表面に電極１８（負極）を設け、ｐ型コンタクト層１７
の表面に電極１９（正極）を設けることで得られる。

【００３８】上述した基板、下地構造、およびデバイス
構造の各材料は、例えば、基板１０はサファイアであ
り、低温堆積緩衝層１１はＡｌＮ（厚さ２０ｎｍ）であ
り、結晶改善層１２はＧａＮ（厚さ１μｍ）であり、低
温堆積中間層１３はＡｌＮ（厚さ２０ｎｍ）であり、ｎ
型半導体層１４（厚さ１μｍ）とｉ型半導体層１５（厚
さ１００〜２００ｎｍ）とｐ型半導体層１６（厚さ８０
ｎｍ）とは単結晶Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）である。また、ｐ型コンタクト層１７
はｐ−ＧａＮまたはアルミニウム組成比ｙの小さいＡｌ
_yＧａ_1-yＮ（厚さ２０ｎｍ）である。更に、電極１８お
よび電極１９はＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕなどの金属を使
用して形成される。また、電極１８とｎ型半導体層１４
との間、および電極１９とｐ型コンタクト層１７との間
の電気的な特性はオーミックな状態である。また、光が
電極１９側からｉ型半導体層１５に入射するように構成
されているため、電極１９は光を透過させることができ
る構成であることが必要である。従って、電極１９は、
メッシュ状電極または透明導電性電極の形態で作製され
る。尚、上述した膜厚の値は用途に応じて他の値に変更
可能である。

【００３９】尚、上記下地構造の役割は、デバイス構造
の結晶品質を良好なものとすることである。サファイア
基板１０の結晶成長表面における格子間隔と、デバイス
構造を構成するＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１）の格子定数との間には大きな差が存在する
が、下地構造によってその格子不整合を緩和し、ＡｌＧ
ａＮ層を成長させる際に加わる格子不整合による応力を
非常に小さくさせることができる。その結果、デバイス
構造中のＡｌＧａＮ層の結晶品質を良好にすることがで
きる。

【００４０】以上のような受光素子を構成することで、
電極１９側から照射された光が、受光領域として作用す
るｉ型半導体層１５に入射し、ｉ型半導体層１５のバン
ドギャップエネルギに相当するエネルギの光を吸収して
光キャリアを発生する。そして、電極１８および電極１
９の間に印加された逆バイアス電圧によって上記光キャ
リアが光電流として取り出され、その電流の大きさから
受光した光の強度が導出される。

【００４１】次に、図２に示した受光素子の各層を形成
する方法について説明する。図２に例示した構造の受光
素子を作製する場合、下地構造を構成する低温堆積干渉
層１１、結晶改善層１２、低温堆積中間層１３の各層
は、ＣＶＤ装置１を用いた有機金属気相成長法により形
成される。ｎ型半導体層１４、ｐ型半導体層１６、およ
びｐ型コンタクト層１７は、ＣＶＤ装置１を用いた有機
金属気相成長法またはＭＢＥ装置２を用いたエピタキシ
ャル成長によって形成することができるが、受光領域の
形成に係るｉ型半導体層１５に隣接するｎ型半導体層１
４およびｐ型半導体層１６については、ＭＢＥ装置２を
用いたエピタキシャル成長によって形成し、膜中に炭素
が含まれないように構成することが好ましい。

【００４２】従って、ＭＢＥ装置２を用いて形成された
ｉ型半導体層１５中には不純物準位を形成し得る炭素が
ほとんど含まれないことから、この受光素子が、炭素に
よる不純物準位を起源とする感度を示さないようにする
ことができる。その結果、波長選択性が良好で、微弱な
光が照射された場合であっても感度良く検出することが
できる受光素子を提供することができる。特に、検出対
象とする波長域の光強度が微弱である状況で使用される
火炎センサとしてこの受光素子を使用する場合には、検
出対象とする光の波長範囲における感度と、検出対象と
しない光の波長範囲における感度との間の差が大きいこ
とが要求されるため、本実施形態の持つ意味が大きくな
る。また、ＭＢＥ装置２により受光領域が形成されるの
で、受光領域の大面積化および受光領域の結晶品質の均
一化を達成することができる。

【００４３】ここで、受光領域として作用するｉ型半導
体層１５、並びにｎ型半導体層１４およびｐ型半導体層
１６を構成するＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１）のバンドギャップエネルギはインジウム組
成比ｘおよびアルミニウム組成比ｙを変えることで調整
され、インジウム組成比ｘおよびアルミニウム組成比ｙ
とＩｎＡｌＧａＮのバンドギャップエネルギとは図３に
示すような関係で表される。図３から読み取れるよう
に、インジウム組成比ｘおよびアルミニウム組成比ｙを
変えることで、Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮのバンドギャッ
プエネルギを１．９ｅＶから６．２ｅＶにまで調整する
ことができる。或いは、受光領域で吸収可能な光の波長
範囲は約２００ｎｍ〜約６５０ｎｍの間で調整可能であ
る。また、受光素子において火炎の光を検出する場合に
は、図４の発光スペクトルに示すような火炎の発光を吸
収出来るだけのバンドギャップエネルギを有する受光領
域を形成すればよい。尚、図４に示す火炎の発光スペク
トルは、ガス（炭化水素）を燃焼させた際に発生する火
炎のスペクトルである。また、太陽光のスペクトルと、
各種照明機器からの光による室内光のスペクトルも同時
に示す。

【００４４】以下には、紫外線受光素子として使用する
場合の好ましい受光領域のバンドギャップエネルギにつ
いて説明する。従って、バンドギャップエネルギを大き
くするために、インジウムを含まないものとして（イン
ジウム組成比ｘ＝０として）説明する。

【００４５】受光素子に波長選択性を持たせるために
は、受光領域（Ａｌ_yＧａ_1-yＮ）におけるＡｌの組成比
を調整して、そのバンドギャップエネルギを所望の値に
設定することが行われる。例えば、波長約３４４ｎｍ以
下の波長域に比較的大きい強度で現れる火炎の光を選択
的に受光することのできる火炎センサを作製したい場合
には、受光領域のバンドギャップエネルギが３．６ｅＶ
以上となるようにアルミニウム組成比ｙ＝０．０５、或
いはそれ以上とすればよい。或いは、約３００ｎｍ以上
の波長域に含まれる、各種照明機器からの光（室内光）
を受光せずに、検出対象波長範囲にある火炎の光を受光
するような火炎センサを作製したい場合には、受光領域
のバンドギャップエネルギが４．１ｅＶ以上となるよう
にアルミニウム組成比ｙ＝０．２５、或いはそれ以上と
すればよい。また或いは、約２８０ｎｍ以上の波長域に
含まれる、太陽光からの光を受光せずに、検出対象波長
範囲にある火炎の光のみを受光するような火炎センサを
作製したい場合には、受光領域のバンドギャップエネル
ギが４．４ｅＶ以上となるようにアルミニウム組成比ｙ
＝０．３５、或いはそれ以上とすればよい。

【００４６】或いは、弱い光強度であれば太陽光などの
外乱光が受光領域において吸収されても構わない場合に
は、受光領域のバンドギャップエネルギが４．３ｅＶ以
上（波長約２９０ｎｍ以下）となるようにアルミニウム
組成比ｙ＝０．３１、或いはそれ以上とすればよい。波
長約２９０ｎｍ以下では図４に示すようにそれらの外乱
光の光強度が非常に小さくなり、他方で火炎の光は大き
いので、結果として火炎の光が存在することを検知する
ことができる。

【００４７】更に、受光素子がエンジン内部などの閉鎖
空間に設置され、そこで燃焼される燃料の発光を検出し
たい場合には、上述した室内光や太陽光が存在しないた
め、それらを排除するような大きいバンドギャップエネ
ルギを設定する必要はない。そのため、検出対象波長範
囲にある火炎の光の中でも特に炭化水素を含む化合物
（エンジンで燃焼される燃料）を燃焼させた場合に観測
されるＯＨラジカルの発光に起因する発光ピーク（波長
約３１０ｎｍ（３１０ｎｍ±１０ｎｍ）：４．０ｅＶ）
の光（波長３１０ｎｍ以上３４４ｎｍ以下の火炎の光）
を選択的に受光することのできる受光素子を作製した場
合には、受光領域のバンドギャップエネルギが３．６ｅ
Ｖ以上４．０ｅＶ以下となるように、アルミニウム組成
比ｙを０．０５以上０．２３以下とすればよい。

【００４８】尚、上述したインジウム組成比ｘおよびア
ルミニウム組成比ｙとＩｎＡｌＧａＮのバンドギャップ
エネルギとの関係は理論値に基づいて説明したものであ
り、インジウム組成比ｘおよびアルミニウム組成比ｙを
理論値通りにして成膜を行ったとしても実際に得られる
ＩｎＡｌＧａＮ層のバンドギャップエネルギが異なる可
能性もある。例えば、三元混晶化合物であるＡｌＧａＮ
の場合には、二元化合物であるＧａＮが生成され易く、
その結果、バンドギャップエネルギが低エネルギ側（長
波長側）にシフトする傾向にある。従って、理論値通り
のバンドギャップエネルギを得たい場合には、アルミニ
ウム組成比を予め大きく設定した上で成膜することが行
われることもある。

【００４９】以上のように、デバイス構造中の受光領域
のバンドギャップを調整し、所望の波長の光を受光する
ことについて説明を行ったが、受光領域以外の部分（例
えば、図２のｐ型半導体層とｎ型半導体層）のバンドギ
ャップエネルギを受光領域のバンドギャップエネルギ以
上に設計した場合には別の効果を得ることができる。つ
まり、受光領域以外の部分を光透過特性の良好な、受光
領域にとっての窓にすることができるので、受光領域に
入射される光の強度を大きく確保することができる。従
って、外部から受光素子に照射される光が微弱であって
も、その光強度を減衰させることなく受光領域にまで到
達させることができる。

【００５０】また、以上の実施形態では、少なくとも、
受光領域の形成に係るｉ型半導体層１５がＭＢＥ装置２
を用いて成膜されることで、受光領域中に炭素がほとん
ど含まれないような受光素子の作製方法について説明し
た。しかし、受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化物半導
体（ｉ型半導体層１５）を挟んで配置された半導体層
（受光領域から光キャリアの拡散距離内にある半導体
層）を形成する際にもＭＢＥ装置２を用いた成膜方法を
実施し、それらの半導体層中に炭素がほとんど含まれな
いように構成することが好ましい。その場合には、受光
領域に隣接する半導体層において、炭素による不純物準
位を起源とする光キャリアがほとんど発生しないので、
得られる受光素子が検出対象とする光の波長範囲におけ
る感度と検出対象としない光の波長範囲における感度と
の差を大きくすることができる。

【００５１】図５に例示する受光素子は、ＩＶＡ族元素
のホウ化物（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）からなる基板２０
上に、デバイス構造を直接堆積させて形成されている。
このデバイス構造は、図２を参照して説明した場合と同
様の構成であり、ｎ型半導体層１４と、受光領域として
作用するｉ型半導体層１５と、ｐ型半導体層１６と、ｐ
型コンタクト層１７とを順次堆積し、それらの堆積層を
部分的にエッチングすることで露出されたｎ型半導体層
１４の表面に電極１８（負極）を設け、ｐ型コンタクト
層１７の表面に電極１９（正極）を設けることで得られ
る。

【００５２】具体的な構造としては、基板材料としてＺ
ｒＢ₂を用いている。基板材料としてＩＶＡ族元素のホ
ウ化物を用いた場合に得られる効果として、結晶成長面
の格子間隔とＩＩＩ族窒化物（例えば、ＡｌＧａＮ）の
格子定数との間の差が非常に小さいため、基板上に形成
されるＩＩＩ族窒化物の結晶品質を良好なものとするこ
とができる点が挙げられる。

【００５３】図６に示すのは、受光領域の材料であるＡ
ｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）においてアルミニウム組成
比を変化させた場合の格子定数の変化と、ＡｌＧａＮに
とっての結晶成長面となるＺｒＢ₂表面の格子間隔を表
すグラフである。また、基板またはＡｌＧａＮの下地層
として使用される幾つかの材料（ＳｉＣおよびサファイ
ア：Ａｌ₂Ｏ₃）についても同様に結晶成長面の格子間隔
を図示する。図６から分かるように、ＳｉＣ、サファイ
ア：Ａｌ₂Ｏ₃などの材料とＡｌＧａＮとの間には格子定
数（格子間隔）に差が見られることから、それらの基板
上にＡｌＧａＮを成長させる際にはＡｌＧａＮに対して
応力が加わり、良好な結晶品質のＡｌＧａＮが得られな
いという問題が生じる。尚、従来はこの格子不整合を緩
和させるために、基板とデバイス構造（特に、受光領域
の形成に係る層）との間に結晶改善構造（下地構造）を
挿入することを行っていた。この下地構造の例として
は、図２を参照して説明したものと同様であり、基板上
に、低温堆積されたＡｌＮ層（バッファ層）と、ＧａＮ
層とが形成されてなるシングルバッファ（ＳＢ）の構造
と、基板上に、低温堆積されたＡｌＮ層（低温堆積緩衝
層）と、ＧａＮ層（結晶改善層）と、低温堆積されたＡ
ｌＮ層（低温堆積中間層）とが形成されてなるダブルバ
ッファ（ＤＢ）の構造などがある。

【００５４】一方で、基板の材料にＺｒＢ₂を使用した
場合には、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）のアルミニウ
ム組成比ｙが、ｙ＝０．２９の付近で両者の格子定数
（または格子間隔）が同等になり、その結果、ＺｒＢ₂
基板上に堆積されたＡｌＧａＮの結晶品質を良好なもの
とすることができる。

【００５５】図７に示すのは、幾つかの基板または下地
層上にアルミニウム組成比ｙの異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を堆積させた場合の、そのＡｌＧａＮ層
における欠陥密度を示すグラフである。基板にＺｒＢ₂
を用いた場合、上述したようにアルミニウム組成比ｙ
が、ｙ＝０．２９の付近で両者の格子定数（格子間隔）
が同等になることから、アルミニウム組成比ｙがその付
近にある場合には欠陥密度が約１×１０⁶ｃｍ^-2と非常
に低くなり、更にアルミニウム組成比ｙが０．２〜０．
４の間での欠陥密度も約１×１０⁶ｃｍ^-2である。

【００５６】他方で、上述した下地構造上にＡｌＧａＮ
層を堆積させた場合のグラフを示す。例として、上述し
たシングルバッファ（ＳＢ）の下地構造上にＡｌＧａＮ
層を堆積させた場合と、ダブルバッファ（ＤＢ）の下地
構造上にＡｌＧａＮ層を堆積させた場合とを示すが、図
中からは、シングルバッファ層構造およびダブルバッフ
ァ層構造上に成長させたとしても、例えば、アルミニウ
ム組成比ｙが０．２以上の場合にはＡｌＧａＮ層の欠陥
密度は約６×１０⁹ｃｍ^-2以上であり、ＺｒＢ₂基板を用
いた場合に比べて非常に大きいことが分かる。

【００５７】図６に示した受光素子のデバイス構造の材
料および膜厚などは、図２を参照して説明した場合と同
様である。更に同様に、少なくとも、受光領域の形成に
係るｉ型半導体層１５がＭＢＥ装置２を用いて成膜され
ることで、受光領域中に炭素がほとんど含まれないよう
な受光素子を提供することができる。従って、ＩＩＩ族
窒化物中に取り込まれた場合に、光吸収に寄与する不純
物準位を形成して、受光素子に対して不必要な感度を持
たせる働きをする炭素が膜中にほとんど存在しないこと
から、波長選択性が良好で、微弱な光が照射された場合
であっても感度良く検出することができる受光素子を提
供することができる。

【００５８】以上のように構成された図５（ａ）に示す
受光素子に対しては、電極１９側から光を照射し、ｉ型
半導体層１５に光が入射するような形態を採ることがで
きる。その場合には、電極１９をメッシュ状電極または
透明導電性電極の形態で作製して、大きな強度の光がｉ
型半導体層１５に到達するようにすればよい。

【００５９】また、図５（ａ）に例示した受光素子の基
板２０を除去し、ｎ型半導体層１４側から光が入射され
るように構成することもでき、その場合の受光素子を図
５（ｂ）に例示する。図５（ｂ）に例示した受光素子に
おいては、バンドギャップエネルギを大きくした場合
（例えば、Ａｌ_yＧａ_1-yＮにおいてアルミニウム組成比
ｙを大きくする）であっても、比較的高品質の膜、つま
り光損失の少ない膜を得ることができるｎ−ＡｌＧａＮ
１４を通ってｉ型半導体層１５に光が入射するので、大
きな強度の光がｉ型半導体層１５に到達することを確実
にすることができる。従って、受光素子に照射される光
の強度が微弱であっても、確実に光の存在を検知できる
受光素子を提供することができる。好ましい応用例とし
ては、この受光素子を火炎センサとして用いる場合を挙
げることができる。

【００６０】また、図５（ｂ）に例示した受光素子の改
変例として、図８に例示する受光素子を挙げることがで
きる。この受光素子は、電極の配置が上述した受光素子
とは異なる。具体的は、基板２０上にｎ型半導体層１４
を堆積させている点は図５の受光素子と同様であるが、
基板２０を除去することで露出されたｎ型半導体１４の
表面にオーミックな特性を示す電極２１を設けている点
で大きく異なる。また、基板２０のすべてを除去する必
要は無く、照射される光が良好にｎ型半導体層１４に入
射することが確保されていれば、部分的に基板材料が残
されていてもよい。その場合、電極２１はｎ型半導体層
１４表面に形成してもよいが、ＩＶＡ族元素の窒化物か
らなる導電性のある基板２１の残存部分上に形成するこ
ともできる（つまり、電極２１が基板２０を備えて構成
される）。

【００６１】次に図９に示す受光素子は、図５（ａ）に
示した受光素子の改変例である。この受光素子において
は、ＩＶＡ族元素のホウ化物からなる基板２０上に、Ｃ
ＶＤ装置１による有機金属気相成長法を用いて緩衝層２
２を堆積させ、その緩衝層２２上にデバイス構造を形成
している。基板２０の結晶成長面の格子間隔とデバイス
構造の最下層に設けられるｎ型半導体層１４の格子定数
とは同等であることは上述したが、ｎ型半導体層１４の
組成によってはそれらの値が異なることもある。しか
し、図９に示すように基板２０上にまず緩衝層を堆積さ
せることで、基板２０とｎ型半導体層１４との間に存在
する格子不整合の影響が緩和され、結果として得られる
ｎ型半導体層１４の結晶品質を良好なものとすることが
できる。

【００６２】緩衝層２２の材料は、ｎ型半導体層１４と
同じ化合物（同じ格子定数を有する化合物）であること
が好ましい。例えば、ｎ型半導体層１４がＡｌＧａＮで
ある場合には、緩衝層２２もＡｌＧａＮであることが好
ましい。また、緩衝層２２を複数の層で構成してもよ
い。

【００６３】＜別実施形態＞＜１＞以上のように受光素子の構成について説明した
が、素子表面で光が反射され、受光領域に入射する光の
強度が小さくなるという問題があり、それを防止するよ
うな反射防止機能を受光素子に備えさせることについて
図１０を参照して説明する。

【００６４】図１０（ａ）は、反射防止機能を備えた受
光素子の構成図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に
示した反射防止機能部分の説明図であり、図１０（ｃ）
は反射防止機能を備えていない場合の比較例の説明図で
ある。

【００６５】まず、図１０（ａ）に示す受光素子は、図
２に例示した素子構造と同様である。異なる点は、電極
１９の構成と、電極１９が設けられていないｐ型コンタ
クト層１７上の部分に、反射防止手段として作用する光
透過層２３が設けられている点である。ここで使用した
光透過層２３はＡｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）であり、
原子の組成を異ならせることで屈折率を調整することが
できる。他にも、弗化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、弗化
カルシウム（ＣａＦ₂）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）等を用
いることができる。尚、Ａｌ_yＧａ_1-yＮを用いた場合に
は、各半導体層と同じ成膜プロセスにおいて作製できる
という利点がある。

【００６６】図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した受
光素子中の半導体構造上に備えられた反射防止機能部分
を説明する図である。図中では、空気中の屈折率を
ｎ₀、光透過層の屈折率をｎ₁（ｎ₁＞ｎ₀）、ｐ型コンタ
クト層１７の屈折率をｎ₂（ｎ₂＞ｎ₁）としている。更
に、比較例として図１０（ｃ）には、反射防止機能が備
わっていない場合の反射について説明する。

【００６７】まず、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に
示すように、ｐ型コンタクト層１７と光透過層２３が設
けられ、上記光透過層２３が空気中に露出している場合
と、光透過層２３が設けられておらず、ｐ型コンタクト
層１７が空気中に露出している場合の２例について、ｐ
型コンタクト層１７に垂直に入射する入射光に対する反
射率Ｒ₁およびＲ₂を以下の数１および数２に示す。ここ
で、光透過層２３の膜厚ｄ₂₃は、入射光の四分の一波長
を自身の屈折率で割った値：ｄ₂₃＝λ（入射光）／４ｎ
₁に設定される。尚、入射光の波長とは、透過させたい
光の波長であり、例えば、火炎の光に対応する２６０ｎ
ｍ〜２８０ｎｍの波長である。

【００６８】

【数１】Ｒ₁＝（ｎ₀・ｎ₂−ｎ₁）²／（ｎ₀・ｎ₂＋ｎ₁）²

【００６９】

【数２】Ｒ₂＝（ｎ₀−ｎ₂）²／（ｎ₀＋ｎ₂）²

【００７０】ここで、ｐ型コンタクト層１７の屈折率ｎ
₂は、光透過層２３の屈折率ｎ₁よりも大きいことから、
ｎ₀＝１とすると、数１と数２とを比較することで、Ｒ₂
＞Ｒ ₁であることが分かる。従って、光透過層２３を設
けた場合にｐ型コンタクト層１７に入射する光の強度
は、設けなかった場合にｐ型コンタクト層１７に入射す
る光よりも大きくなり、実効的に受光素子の光電変換効
率を増大させることができたことになる。その結果、照
射される光を効率よく受光領域に導入することができる
受光素子が提供される。

【００７１】＜２＞上述の実施形態においては、電極１
８および電極１９の材料としてＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ
などの金属を使用できることを説明したが、他の材料を
用いても構わない。例えば、ＺｒＢ₂を電極として使用
することができる。その電極の材料となるＺｒＢ₂は、
イオンビームスパッタ、レーザアブレーション、ＣＶＤ
などの蒸着方法により作製することができるが、Ｚｒ源
としてＺｒ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄、またはＺｒ（ＢＨ₄）₄
などを使用し、Ｂ源としてトリメチルボロンを使用した
ＭＯＣＶＤ法を利用してＺｒＢ₂を作製する場合、図１
を参照して説明した成膜装置を使用して、ＩＩＩ族窒化
物と同様のプロセスで作製できるという利点がある。
尚、作製されたＺｒＢ₂電極上にＡｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔ
ｉなどの金属を更に形成してＺｒＢ₂電極を保護するよ
うな多層電極を形成してもよい。

【００７２】更に、電極材料にＺｒＢ₂を使用した場合
には、下地の半導体層との間の電気的な特性をオーミッ
クなものとすることができるという利点がある。例え
ば、電極の材料にＡｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉなどを使用し
た場合、これらの材料ではＩｎ _xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ層
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）との間の電気的な特性をオ
ーミックなものとするためには、アルミニウム組成比ｙ
の値を小さくすることが要求された。しかし、電極の材
料としてＺｒＢ₂を使用した場合には、アルミニウム組
成比に制限されず、アルミニウム組成比ｙの値が大きい
場合にも、電極とＩｎＡｌＧａＮ層との界面の電気的な
特性をオーミックなものとすることができる。

【００７３】＜３＞上述の実施形態では、デバイス構造
がＰＩＮダイオード型である受光素子を例に説明をおこ
なったが、ＰＮ型、ショットキー型、フォトコンダクタ
などの他の受光素子を構成する場合、それぞれの受光領
域の形成に係る半導体層の形成工程についても本発明を
適用することで上述と同様の効果を得ることができる。
例えば、ＰＮダイオード型であれば、ｐ型半導体層とｎ
型半導体層との界面に形成される空乏領域が受光領域と
して作用するため、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の両方
が受光領域の形成に係る半導体層であるが、その両方の
半導体層を本発明に係る受光素子の作製方法に従って形
成すればよい。また、本実施形態では、半導体と電極と
の間にコンタクト層を設けた場合を説明したが、必ずし
もコンタクト層を設ける必要はない。

【００７４】＜４＞図１には、ＣＶＤ装置１とＭＢＥ装
置２とがトンネル３によって連結された成膜装置の例を
示したが、本発明に係る受光素子の作製方法を実施する
ことができるのは図１に例示した成膜装置に限定されな
い。例えば、ＣＶＤ装置１とＭＢＥ装置２とが独立した
装置（トンネルによって連結されていない）であり、互
いの装置に基板（および基板上に既に堆積された半導体
層）を移す際に、それが大気に触れるような構成であっ
ても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体成長装置の概略図である。

【図２】受光素子の断面図である。

【図３】ＩｎＡｌＧａＮのバンドギャップエネルギを示
すグラフである。

【図４】火炎の光、太陽光、および室内光のスペクトル
を示すグラフである。

【図５】別の受光素子の断面図である。

【図６】ＡｌＧａＮとＺｒＢ₂の格子定数を示すグラフ
である。

【図７】ＡｌＧａＮ層における欠陥密度を示すグラフで
ある。

【図８】別の受光素子の断面図である。

【図９】別の受光素子の断面図である。

【図１０】（ａ）は別の受光素子の断面図であり、
（ｂ）および（ｃ）は反射防止手段の機能を説明する図
である。

【符号の説明】

１ＣＶＤ装置２ＭＢＥ装置３トンネル１０基板１１低温堆積緩衝層１２結晶改善層１３低温堆積中間層１４ｎ型半導体層１５ｉ型半導体層１６ｐ型半導体層１７ｐ型コンタクト層１８電極１９電極２０基板２１電極２２緩衝層２３光透過層（反射防止手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上山智愛知県名古屋市天白区塩釜口１―501 名城大学理工学部内 (72)発明者天野浩愛知県名古屋市天白区塩釜口１―501 名城大学理工学部内 (72)発明者赤崎勇愛知県名古屋市天白区塩釜口１―501 名城大学理工学部内Ｆターム(参考） 5F049 MA04 MB07 NA01 NA10 NB10 PA03 PA04 PA18 SE02 SE09 SS01 SZ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、単数または複数の半導体層を
備えてなる下地構造を形成する工程と、前記下地構造上に、ＩＩＩ族窒化物からなる受光領域を
含む単数または複数の半導体層を備えてなるデバイス構
造を形成する工程とを含み、前記下地構造が有機金属気相成長法により形成され、前記デバイス構造の内の少なくとも前記受光領域の形成
に係る前記ＩＩＩ族窒化物が、分子線エピタキシにより
形成される受光素子の作製方法。
【請求項２】ＩＶＡ族元素のホウ化物からなる基板上
に、ＩＩＩ族窒化物からなる受光領域を含む単数または
複数の半導体層を備えてなるデバイス構造を形成する工
程を含み、前記デバイス構造の内の少なくとも前記受光領域の形成
に係るＩＩＩ族窒化物が、分子線エピタキシにより形成
される受光素子の作製方法。
【請求項３】前記ホウ化物がＺｒＢ₂である請求項２
に記載の受光素子の作製方法。
【請求項４】前記デバイス構造を形成する工程に先立
って、前記基板上に、単数または複数の半導体層を備え
てなる下地構造を有機金属気相成長法により形成する工
程を含む請求項２または請求項３に記載の受光素子の作
製方法。
【請求項５】前記デバイス構造の光入射面側に、前記
デバイス構造における入射光の反射率を低減させる反射
防止手段を形成する工程を含む請求項１から請求項４の
何れか１項に記載の受光素子の作製方法。
【請求項６】前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物のバンドギャップエネルギが３．６ｅＶ以上である請
求項１から請求項５の何れか１項に記載の受光素子の作
製方法。
【請求項７】前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物のバンドギャップエネルギが４．０ｅＶ以下である請
求項６に記載の受光素子の作製方法。
【請求項８】前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物のバンドギャップエネルギが４．１ｅＶ以上である請
求項６に記載の受光素子の作製方法。
【請求項９】前記受光領域の形成に係るＩＩＩ族窒化
物のバンドギャップエネルギが４．４ｅＶ以上である請
求項８に記載の受光素子の作製方法。
【請求項１０】請求項６から請求項９の何れか１項に
記載の受光素子の作製方法を用いて作製された火炎セン
サ。