特許 5706209 半導体紫外線受光素子及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5706209

(24)【登録日】2015年3月6日

(45)【発行日】2015年4月22日

(54)【発明の名称】半導体紫外線受光素子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/108 20060101AFI20150402BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20150402BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/10 C

   H01L31/10 H

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2011-66309(P2011-66309)

(22)【出願日】2011年3月24日

(65)【公開番号】特開2012-204505(P2012-204505A)

(43)【公開日】2012年10月22日

【審査請求日】2014年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 敬四郎

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100141302

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100168561

【弁理士】

【氏名又は名称】足立 能啓

(72)【発明者】

【氏名】中村 吉博

(72)【発明者】

【氏名】加藤 裕幸

【審査官】 濱田 聖司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−５６５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１０５５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０５８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１６３６８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０８−３１／１１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性下地の一部上方に、ＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体で形成された、ｎ型半導体層とアンドープ半導体層が積層された構造を含む第１半導体層と、
前記第１半導体層から露出された前記ｎ型半導体層上に形成されたオーミック電極と、
前記第１半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上に達するように形成された紫外線透過性の第１有機物電極と、
前記第１有機物電極上から前記絶縁性下地上に延在し、前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上方にボンディング領域を確保する第１ワイヤーボンディング用金属電極と
を有する半導体紫外線受光素子。

【請求項2】

前記第１有機物電極は、キャリアドーパントを含むポリチオフェン誘導体を含む請求項１に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項3】

前記絶縁性下地は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯのうちのいずれかで形成されている請求項１または２に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項4】

前記第１ワイヤーボンディング用金属電極は、Ｔｉ膜とＡｕ膜とを含む多層金属膜で形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項5】

前記ＩＩ族酸化物半導体は、ウルツ鉱構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（０≦ｘ＜０．６）であるか、または岩塩構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（０．６≦ｘ≦１）である請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項6】

前記第１半導体層は、ウルツ鉱構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（０≦ｘ＜０．６）で形成され、
さらに、前記絶縁性下地は、前記第１半導体層の成長極性を制御するＭｇＯ層である請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項7】

前記ＩＩＩ族窒化物半導体は、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０≦ｚ≦１）である請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項8】

さらに、前記絶縁性下地の他の一部上に、ＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体で形成され、前記第１半導体層とエネルギーギャップの異なる第２半導体層と、
前記第２半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記絶縁性下地上に達するように形成された紫外線透過性の第２有機物電極と、
前記第２有機物電極上から前記絶縁性下地上に延在し、前記絶縁性下地上方にボンディング領域を確保する第２ワイヤーボンディング用金属電極と
を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体紫外線受光素子。

【請求項9】

絶縁性下地層の一部上方に、ＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体により、ｎ型半導体層とアンドープ半導体層が積層された構造を含む第１半導体層を形成する工程と、
前記第１半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上に達する紫外線透過性の第１有機物電極を形成する工程と、
前記第１半導体層から露出された前記ｎ型半導体層上にオーミック電極を形成するとともに、前記第１有機物電極上から前記絶縁性下地上に延在し、前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上方にボンディング領域を確保する第１ワイヤーボンディング用金属電極を形成する工程と
を有する半導体紫外線受光素子の製造方法。

【請求項10】

前記絶縁性下地層の一部上方に、ＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体により第１半導体層を形成する工程は、
前記絶縁性下地層上方に、前記第１半導体を形成し、前記第１半導体層上に、前記第１半導体層とエネルギーギャップの異なるＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体により第２半導体層を形成する工程と、
前記第２半導体層の一部領域をエッチングして前記第１半導体層を露出させる工程と、
前記第１半導体層上面が露出する第１領域の縁を画定し、側面に前記第１半導体層側面が露出し、底に前記絶縁性下地を露出する凹部と、前記第２半導体層上面が露出する第２領域の縁を画定し、側面に前記第２半導体層と前記第１半導体層の積層側面が露出し、底に前記絶縁性下地を露出する凹部とを形成する工程
を含み、
前記第１有機物電極を形成する工程は、前記第１領域の第１半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記絶縁性下地上に達する前記第１有機物電極を形成するとともに、前記第２領域の前記第２半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記絶縁性下地上に達する紫外線透過性の第２有機物電極を形成し、
前記第１ワイヤーボンディング用金属電極を形成する工程は、前記第１ワイヤーボンディング用金属電極を形成するとともに、前記第２有機物電極上から前記絶縁性下地上に延在し、前記絶縁性下地上方にボンディング領域を確保する第２ワイヤーボンディング用金属電極を形成する、請求項９に記載の半導体紫外線受光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体紫外線受光素子及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外線透過性を呈するような膜厚を有するＰｔなどの金属をショットキー電極としてＺｎＯ基板上に形成した光起電力型の紫外線センサが提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

ＺｎＯ系半導体上に形成するショットキー電極として、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの有機物導電材料を用いることにより、Ｐｔなどの一般的な金属電極に比べて、逆バイアス電圧での暗電流が非常に小さく、センサとしての特性が良くなることが示されている（特許文献２参照）。

【0004】

ＺｎＯ系半導体の一部上に絶縁膜からなる台座部が形成され、台座部を覆ってＺｎＯ系半導体上に有機物電極が形成され、台座部上方の有機物電極上にワイヤーボンディング用電極が形成された素子構造により、ワイヤーボンディング時におけるワイヤーボンディング用電極の剥離を防止する技術が提案されている（特許文献３参照）。

【0005】

ＧａＮ系半導体上に有機物電極を形成した紫外線センサも提案されている（特許文献４参照）。

【0006】

有機物電極は、ワイヤーボンディング用金属電極の密着性が弱く、ワイヤーボンディング時にワイヤーボンディング電極が剥離しやすい。

【0007】

無極性単結晶基板上に成長させるＺｎＯ系半導体層の極性を制御する技術が提案されている（特許文献５参照）。

【0008】

高抵抗率高純度の酸化亜鉛単結晶を製造する技術が提案されている（特許文献６）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００７‐２０１３９３号公報

【特許文献2】特開２００８‐２１１２０３号公報

【特許文献3】特開２０１０‐２０５８９１号公報

【特許文献4】特開２０１０‐５６５０４号公報

【特許文献5】特開２００５‐１９７４１０号公報

【特許文献6】特開２０１０‐７０４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の一目的は、ワイヤーボンディング用金属電極の有機物電極からの剥離が抑制された新規な構造の半導体紫外線受光素子、及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一観点によれば、絶縁性下地の一部上方に、ＩＩ族酸化物半導体またはＩＩＩ族窒化物半導体で形成された、ｎ型半導体層とアンドープ半導体層が積層された構造を含む第１半導体層と、前記第１半導体層から露出された前記ｎ型半導体層上に形成されたオーミック電極と、前記第１半導体層の上面と側面を覆い、端部が前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上に達するように形成された紫外線透過性の第１有機物電極と、前記第１有機物電極上から前記絶縁性下地上に延在し、前記第１半導体層から露出された前記絶縁性下地上方にボンディング領域を確保する第１ワイヤーボンディング用金属電極とを有する半導体紫外線受光素子が提供される。

【発明の効果】

【0012】

ワイヤーボンディング用金属電極が、有機物電極と絶縁性下地とにまたがるように形成されていることにより、ワイヤーボンディング用金属電極の剥離が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1-1】図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の第１実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【図1-2】図１Ｄ、図１Ｅは、本発明の第１実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【図2】図２は、第１実施例の受光装置の全体構造を示す概略断面図である。

【図3】図３Ａは、第１実施例の受光素子のＩ‐Ｖ特性を示すグラフであり、図３Ｂは、光応答特性測定回路の概略的な回路図であり、図３Ｃは、第１実施例の受光素子の光応答特性を示すグラフである。

【図4】図４は、第１実施例の変形例による受光素子を示す概略断面図である。

【図5】図５は、第２実施例の受光素子を示す概略断面図である。

【図6】図６Ａ〜図６Ｅは、有機物電極、ワイヤーボンディング用金属電極、及び絶縁性下地の露出領域の配置例を示す概略平面図である。

【図7】図７は、第３実施例の受光素子を示す概略断面図である。

【図8-1】図８Ａ〜図８Ｃは、第４実施例の受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【図8-2】図８Ｄ、図８Ｅは、第４実施例の受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【図9】図９は、第４実施例の変形例による受光素子を示す概略断面図である。

【図10】図１０Ａ及び図１０Ｂは、比較例による受光素子の概略断面図である。

【図11】図１１は、Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯのエネルギーギャップとＭｇ組成ｘとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

まず、比較例による半導体紫外線受光素子について説明する。

【0015】

図１０Ａは、比較例による受光素子の概略断面図である。比較例の受光素子では、半導体層の成長方法として分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いる。

【0016】

ｃ面サファイア基板１０１上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ層１０２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ層１０２の成長条件は、例えば、成長温度６５０℃、Ｍｇフラックス０．０５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。

【0017】

ＭｇＯ層１０２は、その上に成長させるＺｎＯ系半導体層をＺｎ極性面（＋ｃ面）で成長させる極性制御層となる。なお、無極性単結晶基板上方に成長させるＺｎＯ系半導体層の極性を、ＭｇＯ層を介して制御する技術については、特開２００５‐１９７４１０号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に説明されている。

【0018】

ＭｇＯ層１０２上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時照射して、ＺｎＯバッファー層１０３を厚さ約３０ｎｍ成長させる。ＺｎＯバッファー層１０３の成長条件は、例えば、成長温度３００℃、Ｚｎフラックス０．１ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。ＺｎＯバッファー層１０３の成長後、結晶性及び表面平坦性改善のため、９００℃、３０分のアニールを施す。

【0019】

ＺｎＯバッファー層１０３上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、及びＧａビームを同時照射して、Ｇａドープｎ型ＺｎＯ層１０４を厚さ約２μｍ成長させる。ｎ型ＺｎＯ層１０４の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．３ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗ、Ｇａセル温度３８０℃とする。

【0020】

ｎ型ＺｎＯ層１０４上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＺｎＯ層１０５を厚さ約１．５μｍ成長させる。アンドープＺｎＯ層１０５の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．０５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。

【0021】

アンドープＺｎＯ層１０５上に、アンドープＺｎＯ層１０５のエッチング用のレジストレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、酸でアンドープＺｎＯ層１０５をエッチングして、ｎ型ＺｎＯ層１０４を露出させる。レジストパターンを除去して洗浄を行う。

【0022】

次に、アンドープＺｎＯ層１０５上に、導電性ポリマーによる有機物電極１０６を形成する。具体的には例えば、有機物電極１０６の材料として、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを用いることができる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、キャリアドーパント兼水分散剤としてポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含んだ、ポリチオフェン誘導体のポリ３，４‐エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに、導電率増加剤として例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を添加して使用する。なお、後述の実施例の有機物電極形成材料も、比較例のものと同様である。

【0023】

まず、アンドープＺｎＯ層１０５上に、有機物電極１０６形成のためのリフトオフ用のパターンを、レジストにより形成する。その後、紫外線（ＵＶ）オゾン洗浄を行う。そして、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布し、リフトオフにより有機物電極１０６を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。

【0024】

アンドープＺｎＯ層１０５は、ｎ型不純物の添加されたＧａドープｎ型ＺｎＯ層１０４に比べて高抵抗ではあるが、ｎ型導電性を示す。有機物電極１０６は、アンドープＺｎＯ層１０５に対してショットキー電極を形成するとともに、紫外線透過性である。有機物電極１０６を透過してアンドープＺｎＯ層１０５に入射した紫外線により、光起電力が生じる。なお、このような半導体紫外線受光素子では、ショットキー電極を用いることにより、ｎ型半導体層に比べて形成が難しいｐ型半導体を形成しなくてすむ。

【0025】

有機物電極１０６上に、金属マスクを用い、電子ビーム（ＥＢ）蒸着により厚さ１００ｎｍのＡｕ層を堆積して、ワイヤーボンディング用金属電極１０７を形成する。アンドープＺｎＯ層１０５のエッチングで露出したｎ型ＺｎＯ層１０４上に、厚さ１０ｎｍのＴｉ層１０８ａを形成し、Ｔｉ層１０８ａ上に厚さ５００ｎｍのＡｕ層１０８ｂを積層して、オーミック電極１０８を形成する。このようにして、比較例の受光素子が作製される。

【0026】

その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、比較例の受光素子をステム上に接合して、比較例の受光装置が作製される。

【0027】

図１０Ｂは、ワイヤーボンディング時における比較例の受光素子を示す概略断面図である。有機物電極１０６上に形成されたワイヤーボンディング用金属電極１０７に、Ａｕボール１１１を介してＡｕワイヤー１１２がボンディングされる。

【0028】

しかし、比較例の受光素子は、ワイヤーボンディング用金属電極１０７と有機物電極１０６との密着性が悪く、ワイヤーボンディング用金属電極１０７が有機物電極１０６から剥離しやすい。

【0029】

本願発明者らは、以下に説明するように、ワイヤーボンディング用金属電極の有機物電極からの剥離が抑制された半導体紫外線受光素子を提案する。

【0030】

次に、第１実施例による半導体紫外線受光素子について説明する。第１実施例でも、比較例と同様に、半導体層の成長方法としてＭＢＥを用いる。図１Ａ〜図１Ｅは、第１実施例の受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【0031】

図１Ａを参照する。例えば比較例と同様な条件で、ｃ面サファイア基板１上に、ＭｇＯ層２を成長させ、ＭｇＯ層２上にＺｎＯバッファー層３を成長させアニールを行い、ＺｎＯバッファー層３上にｎ型ＺｎＯ層４を成長させ、ｎ型ＺｎＯ層４上にアンドープＺｎＯ層５を成長させる。ＭｇＯ層２上方のＺｎＯ系半導体層は、Ｚｎ面で成長する。

【0032】

（Ｇａドープ）ｎ型ＺｎＯエピ層４及びアンドープＺｎＯエピ層５のキャリア濃度は、それぞれ例えば、８．０×１０^１７ｃｍ^−３、７．６×１０^１５ｃｍ^−３である。

【0033】

なお、受光素子として適したショットキー接合を良好に形成するために、有機物電極と接触する半導体層のキャリア濃度は、例えば１×１０^１６ｃｍ^−３以下と低くすることが好ましい。Ｚｎ面でＺｎＯ系半導体層を成長させることにより、キャリア濃度の低い半導体層を安定して形成しやすい。

【0034】

アンドープＺｎＯ層５上に、レジストパターンＲＰ１を形成する。レジストパターンＲＰ１は、後の工程でオーミック電極７Ｏが配置される領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ１をマスクとして、酸性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープＺｎＯ層５をエッチングして、ｎ型ＺｎＯ層４を露出させる。酸性溶液としては、ＨＣｌ、ＨＮＯ_３、ＨＦ、王水、ＥＤＴＡ溶液、バッファードＨＦなどを用いることができる。また、ドライエッチングを用いてもよい。その後、レジストパターンＲＰ１を除去して洗浄を行う。

【0035】

図１Ｂを参照する。レジストパターンＲＰ２を形成する。レジストパターンＲＰ２は、後の工程で形成されるワイヤーボンディング用金属電極７Ｗにワイヤーボンディングが行われる領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ２をマスクとして、酸性溶液でアンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、ＺｎＯバッファー層３、及びＭｇＯ層２をエッチングして、サファイア基板１を露出させる。酸性溶液としては、ＨＣｌ、ＨＮＯ_３、ＨＦ、王水、ＥＤＴＡ溶液、バッファードＨＦなどを用いることができる。また、ドライエッチングを用いてもよい。その後、レジストパターンＲＰ２を除去して洗浄を行う。

【0036】

図１Ｃを参照する。レジストパターンＲＰ３を形成する。レジストパターンＲＰ３は、有機物電極６の形成領域を露出する開口を有する。ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ３とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極６を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。

【0037】

有機物電極６は、アンドープＺｎＯ層５の上面と、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、ＺｎＯバッファー層３、及びＭｇＯ層２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、図１Ｂのエッチング工程で露出したサファイア基板１上に達する。

【0038】

図１Ｄを参照する。オーミック電極７Ｏ及びワイヤーボンディング用金属電極７Ｗを形成する。なお、後の工程でオーミック電極７Ｏもワイヤーボンディングされるが、ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗの方を、単にワイヤーボンディング用金属電極７Ｗと呼ぶこととする。

【0039】

オーミック電極７Ｏの形成領域と、ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗの形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ層７ａを形成し、Ｔｉ層７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂを積層して、オーミック電極７Ｏ及びワイヤーボンディング用金属電極７Ｗを同時形成する。

【0040】

オーミック電極７Ｏは、図１Ａのエッチング工程で露出したｎ型ＺｎＯ層４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗは、アンドープＺｎＯ層５の上面上の有機物電極６の縁部と、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、ＺｎＯバッファー層３、及びＭｇＯ層２の積層側面上の有機物電極６を覆い、さらに、図１Ｂのエッチング工程で露出したサファイア基板１を覆って形成される。

【0041】

ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗは、有機物電極６上から、絶縁性下地であるサファイア基板１上に延在するように配置され、透光領域を確保するため有機物電極６の一部上を覆い、サファイア基板１の上方部分に、ワイヤーボンディング領域となる程度の広い面積を確保する。Ｔｉ層７ａが、絶縁性下地であるサファイア基板１との密着層として働く。

【0042】

有機物電極６が、アンドープＺｎＯ層５の上面、及び、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、ＺｎＯバッファー層３、及びＭｇＯ層２の積層側面を覆っているので、ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗが導電性ＺｎＯ層３〜５と接触する短絡が防止されている。

【0043】

このようにして、第１実施例の受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第１実施例の受光素子をステム上に接合して、第１実施例の受光装置が作製される。

【0044】

図１Ｅは、ワイヤーボンディング時における第１実施例の受光素子を示す概略断面図である。

【0045】

図２は、第１実施例の受光装置の全体構造を示す概略断面図である。受光素子のサファイア基板１が、ステム２１の一方の電極２１ａ上に接着剤２２を介してダイボンディングされている。受光素子のオーミック電極７Ｏ（の上層であるＡｕ層７ｂ）と、電極２１ａとが、Ａｕボール１１、１３を介してＡｕワイヤー１２でワイヤーボンディングされている。

【0046】

受光素子のワイヤーボンディング用金属電極７Ｗ（の上層であるＡｕ層７ｂ）と、ステム２１の他方の電極２１ｂとが、Ａｕボール１４、１６を介してＡｕワイヤー１５でワイヤーボンディングされている。ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗの、サファイア基板１上方領域に、Ａｕボール１４が配置されている。受光素子の上方が、紫外線透過窓２４の形成された容器２３で覆われている。

【0047】

第１実施例の受光素子では、ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗが、有機物電極６と絶縁性基板１とにまたがって形成されていることにより、ワイヤーボンディング時の有機物電極６からのワイヤーボンディング用金属電極７Ｗの剥離が抑制されている。

【0048】

第１実施例の受光素子の電気的特性について説明する。半導体層４側（オーミック電極７Ｏ側）をカソード（陰極）、ショットキー電極である有機物電極６側（ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗ側）をアノード（陽極）として、アノード側にプラス電圧が印加される場合が順バイアスで、マイナス電圧が印加される場合が逆バイアスである。逆バイアスまたは印加電圧０Ｖとして、受光素子が使用される。

【0049】

図３Ａは、第１実施例の受光素子の電流−電圧特性（Ｉ‐Ｖ特性）を示すグラフである。横軸は印加電圧であり、縦軸は電流の絶対値でｌｏｇ表示である。暗電流を破線で示し、光電流を実線で示す。光電流測定時の光源には、波長３６５ｎｍのＬＥＤ（０．０３５μＷ）を使用した。

【0050】

受光素子として使用する逆バイアスでの特性をみると、光を照射しない暗状態での暗電流は、電圧−４Ｖまで印加した時に、１ｎＡ以下である。光照射時の光電流は、電圧−４Ｖまで印加した時に、数１０ｎＡとなっている。

【0051】

第１実施例の受光素子の光入射時（オン時）と遮光時（オフ時）の応答特性について説明する。

【0052】

図３Ｂは、光応答特性測定回路を概略的に示す回路図である。受光素子がダイオードで示され、有機物電極側の端子と接地電位との間に抵抗Ｒ（９１ｋΩ）が接続されている。受光素子の半導体層側の端子と接地電位との間に直流電圧源Ｖｉａｓ（−１Ｖ）が接続されている。受光素子に光ｈνが入射される。

【0053】

紫外線レーザー光をチョッパーによりオンオフし、受光素子への印加電圧−１Ｖにおける抵抗Ｒの出力電圧Ｖを、光応答電圧としてオシロスコープで測定した。紫外線レーザーとして、波長３２５ｎｍのＨｅ‐Ｃｄレーザー（１μＷ）を使用した。

【0054】

図３Ｃは、第１実施例の受光素子の光応答特性を示すグラフである。出力電圧の大きさを、矢印で示す。出力電圧１２ｍＶが得られた。受光感度に換算すると、約１３０ｍＡ／Ｗが得られたことになる。

【0055】

上記の測定結果より、第１実施例のＺｎＯ系半導体素子は、紫外線受光素子として機能することが確認された。

【0056】

図４は、第１実施例の変形例による受光素子の概略断面図である。本変形例の受光素子は、図１Ｂの工程でのエッチングで、極性制御層であるＭｇＯ層２を残した構造である。

【0057】

有機物電極６は、図１Ｃを参照して説明した工程と同様にして形成され、アンドープＺｎＯ層５の上面と、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、及びＺｎＯバッファー層３の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、露出したＭｇＯ層２上面に達する。

【0058】

ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗは、図１Ｄを参照して説明した工程と同様にして形成され、アンドープＺｎＯ層５の上面上の有機物電極６の縁部と、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、及びＺｎＯバッファー層３の積層側面上の有機物電極６を覆い、さらに、露出したＭｇＯ層２上面を覆って形成される。

【0059】

有機物電極６が、アンドープＺｎＯ層５、ｎ型ＺｎＯ層４、及びＺｎＯバッファー層３の積層側面を覆っているので、ワイヤーボンディング用金属電極７ＷがＺｎＯ層３〜５と接触する短絡が防止されている。ＭｇＯ層２も、第１実施例のサファイア基板１と同様に絶縁性下地となるので、ＭｇＯ層２上面上にワイヤーボンディング用金属電極７Ｗを形成しても、短絡が起こらない。

【0060】

なお、ＭｇＯ層２上面上にワイヤーボンディング用金属電極７Ｗを形成することにより、サファイア基板１上面上にワイヤーボンディング用金属電極７Ｗを形成した第１実施例の電極構造に比べて、ワイヤーボンディング用金属電極７Ｗの密着性向上が期待できる。

【0061】

次に、第２実施例による半導体紫外線受光素子について説明する。第２実施例では、第１実施例のサファイア基板に替えて、高抵抗ＺｎＯ基板を用いる。特開２０１０‐７０４２４号公報に、高抵抗率高純度の酸化亜鉛単結晶を製造する方法が公開されている。この方法によれば、Ｌｉ濃度１．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、抵抗率１×１０^１０Ω・ｃｍ以上の高抵抗ＺｎＯ基板を得ることができる。本実施例では、抵抗率１０^６Ω・ｃｍ以上の高抵抗ＺｎＯ基板を用いることが好ましい。抵抗率１０^６Ω・ｃｍ以上の高抵抗基板は、実質的に絶縁性基板として扱うことができる。半導体層の成長方法としてＭＢＥを用いる。

【0062】

図５は、第２実施例の受光素子の概略断面図である。高抵抗Ｚｎ面ＺｎＯ（０００１）基板３１上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時照射して、ＺｎＯバッファー層３２を厚さ３０ｎｍ成長させる。ＺｎＯバッファー層３２の成長条件は、例えば、成長温度３００℃、Ｚｎフラックス０．１ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。ＺｎＯバッファー層３２の成長後、９００℃でアニールを行い、結晶性及び表面平坦性の改善を行う。

【0063】

ＺｎＯバッファー層３２上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、及びＧａビームを同時照射して、Ｇａドープｎ型ＺｎＯ層３３を厚さ約２μｍ成長させる。ｎ型ＺｎＯ層３３の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．３ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗ、Ｇａセル温度３８０℃とする。

【0064】

ｎ型ＺｎＯ層３３上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＺｎＯ層３４を厚さ約１．５μｍ成長させる。アンドープＺｎＯ層３４の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．１５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。

【0065】

アンドープＺｎＯ層３４の形成後、第１実施例で図１Ａを参照して説明した工程と同様にして、アンドープＺｎＯ層３４をエッチングして、オーミック電極３６Ｏの配置領域でｎ型ＺｎＯ層３３を露出させる。

【0066】

次に、第１実施例で図１Ｂを参照して説明した工程と同様にして、アンドープＺｎＯ層３４、ｎ型ＺｎＯ層３３、ＺｎＯバッファー層３２をエッチングして、ワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗの形成領域で高抵抗ＺｎＯ基板３１を露出させる。

【0067】

次に、第１実施例で図１Ｃを参照して説明した工程と同様にして、有機物電極３５を形成する。有機物電極３５は、アンドープＺｎＯ層３４の上面と、アンドープＺｎＯ層３４、ｎ型ＺｎＯ層３３、及びＺｎＯバッファー層３２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、露出した高抵抗ＺｎＯ基板３１上に達する。

【0068】

次に、第１実施例で図１Ｄを参照して説明した工程と同様にして、金属マスクを用いてＴｉ層３６ａ及びＡｕ層３６ｂを積層し、オーミック電極３６Ｏとワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗとを同時形成する。オーミック電極３６Ｏは、ｎ型ＺｎＯ層３３上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗは、アンドープＺｎＯ層３４の上面上の有機物電極３５の縁部と、アンドープＺｎＯ層３４、ｎ型ＺｎＯ層３３、及びＺｎＯバッファー層３２の積層側面上の有機物電極３５を覆い、さらに、高抵抗ＺｎＯ基板３１を覆って形成される。

【0069】

アンドープＺｎＯ層３４の上面と、アンドープＺｎＯ層３４、ｎ型ＺｎＯ層３３、及びＺｎＯバッファー層３２の積層側面が有機物電極３５で覆われているので、アンドープＺｎＯ層３４、ｎ型ＺｎＯ層３３、及びＺｎＯバッファー層３２とワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗとの短絡が防止される。

【0070】

また、ワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗが、有機物電極３５と高抵抗基板３１とにまたがって形成されていることにより、有機物電極３５からのワイヤーボンディング用金属電極３６Ｗの剥離が抑制される。

【0071】

このようにして、第２実施例の受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第２実施例の受光素子をステム上に接合して、第２実施例の受光装置が作製される。

【0072】

図６Ａ〜図６Ｅは、受光素子上の有機物電極ＯＥ、ワイヤーボンディング用金属電極ＷＥ、及び、絶縁性下地の露出領域ＩＳの種々の配置例を示す概略平面図である。なお、ワイヤーボンディング用金属電極ＷＥの近傍を図示しており、オーミック電極形成領域は省略されている。

【0073】

図６Ａは、受光素子の隅部に正方形状の絶縁性下地露出領域ＩＳが配置され、他の部分は有機物電極ＯＥが覆っており、絶縁性下地露出領域ＩＳ上に配置された円形状のワイヤーボンディング用金属電極ＷＥが、絶縁性下地露出領域ＩＳから有機物電極ＯＥ上にはみ出して重なっている。

【0074】

図６Ｂは、受光素子の内部に正方形状の絶縁性下地露出領域ＩＳが配置され、その周りは有機物電極ＯＥが覆っており、絶縁性下地露出領域ＩＳ上に配置された円形状のワイヤーボンディング用金属電極ＷＥが、絶縁性下地露出領域ＩＳから有機物電極ＯＥ上にはみ出して重なっている。

【0075】

図６Ｃは、受光素子の内部に円形状の絶縁性下地露出領域ＩＳが配置され、その周りは有機物電極ＯＥが覆っており、絶縁性下地露出領域ＩＳ上に、絶縁性下地露出領域ＩＳより半径の大きな円形状のワイヤーボンディング用金属電極ＷＥが配置されている。

【0076】

図６Ｄは、受光素子の隅部に正方形状の絶縁性下地露出領域ＩＳが配置され、他の部分は有機物電極ＯＥが覆っており、ワイヤーボンディング用金属電極ＷＥは、絶縁性下地露出領域ＩＳ内に収まる円形部分と、円形部分から縦方向と横方向に延びて有機物電極ＯＥ上に延在する棒状部分とを有する。

【0077】

図６Ｅは、受光素子の内部に正方形状の絶縁性下地露出領域ＩＳが配置され、その周りは有機物電極ＯＥが覆っており、ワイヤーボンディング用金属電極ＷＥは、絶縁性下地露出領域ＩＳ内に収まる円形部分と、円形部分から上下方向と左右方向に延びて有機物電極ＯＥ上に延在する棒状部分とを有する。

【0078】

第１及び第２実施例では、受光半導体層としてＺｎＯを用いたが、受光半導体層としてＭｇＺｎＯを用いることもできる。Ｍｇ組成ｘを明示したＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯは、０≦ｘ＜０．６のときはウルツ鉱構造となり、０．６≦ｘ≦１のときは岩塩構造となる。なお、Ｍｇ組成ｘが０のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯはＺｎＯを表す。

【0079】

図１１は、（ウルツ鉱構造の）Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯのエネルギーギャップとＭｇ組成ｘとの関係を示すグラフである。ウルツ鉱構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯにおいて、Ｍｇ組成ｘを０から０．６まで大きくすると、エネルギーギャップは３．３ｅＶ（波長３７６ｎｍ）から４．４ｅＶ（波長２８２ｎｍ）まで大きくなる。また、岩塩構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯにおいて、Ｍｇ組成ｘを０．６から１．０まで大きくすると、エネルギーギャップは５．４ｅＶ（波長２３０ｎｍ）から７．８ｅＶ（波長１５９ｎｍ）まで大きくなる。エネルギーギャップが大きくなることにより、受光感度波長が短波長側へシフトする。これを利用することにより波長選択が可能となる。

【0080】

太陽光の紫外線は、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）、及びＵＶ−Ｃ（２８０ｎｍ以下）に分類されるが、ＵＶ−Ｃはオゾン層で吸収されて地表まで届かないので、通常の紫外線は、実質的にＵＶ−ＡとＵＶ‐Ｂである。ＵＶ−Ｃは、例えば火炎等のみに含まれることになる。

【0081】

エネルギーギャップの大きな岩塩構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯを使用することにより、短波長のＵＶ−Ｃ（２８０ｎｍ以下）だけを検知する事が可能となる。従って、例えば、ＵＶ−Ｃを含む炎を検知するための火炎センサーとして使用可能となる。

【0082】

なお、岩塩構造のＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯを成長させる場合は、成長基板として、同じ岩塩構造のＭｇＯ基板を使用するのが好ましい。

【0083】

上記実施例では、絶縁性基板として、サファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いたが、絶縁性基板としてＡｌＮ、ＭｇＯ等を用いることもできる。

【0084】

なお、上記実施例では、オーミック電極が形成されるｎ型ＺｎＯ系半導体層として、Ｇａドープのｎ型ＺｎＯ層を用いたが、ｎ型不純物を添加しないでｎ型キャリア濃度の高められたアンドープＺｎＯ系半導体層を用いることも可能である。

【0085】

ＺｎＯバッファー層上に、例えば、成長温度３００℃、Ｚｎフラックス０．１１ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量１ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２５０Ｗ、Ｍｇフラックス０ｎｍ／ｓ〜０．０３ｎｍ／ｓで、アンドープＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層（０≦ｘ≦０．３）を厚さ５０ｎｍ〜３００ｎｍ成長する。その後、基板温度を９５０℃まで上げて５分〜３０分アニールを行い、結晶性及び表面平坦性改善とともにｎ型キャリア濃度の増加を行う。これを数回繰り返し、約２μｍの厚さに積層する。

【0086】

次に、第３実施例による半導体紫外線受光素子について説明する。第１及び第２実施例では、受光半導体層としてＩＩ族酸化物半導体を用いたＺｎＯ系半導体紫外線受光素子を作製した。第３実施例では、受光半導体層としてＩＩＩ族窒化物半導体を用いたＧａＮ系半導体紫外線受光素子を作製する。

【0087】

図７は、第３実施例の受光素子の概略断面図である。ｃ面サファイア基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファー層４２、ｎ型ＧａＮ層４３（例えば厚さ３μｍ）、及びアンドープＧａＮ層４４（例えば厚さ２μｍ）を成長させる。アンドープＧａＮ層４４のキャリア濃度は、例えば１．２×１０^１６ｃｍ^−３である。

【0088】

アンドープＧａＮ層４４上に、後の工程でオーミック電極４６が配置される領域を露出する開口を有するレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）でアンドープＧａＮ層４４をエッチングして、ｎ型ＧａＮ層４３を露出させる。その後、このレジストパターンを除去して洗浄を行う。

【0089】

次に、後の工程でワイヤーボンディング用金属電極４７が配置される領域を露出する開口を有するレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥでアンドープＧａＮ層４４、ｎ型ＧａＮ層４３、及びＧａＮバッファー層４２をエッチングして、サファイア基板４１を露出させる。その後、このレジストパターンを除去して洗浄を行う。

【0090】

次に、有機物電極４５の形成領域を露出する開口を有するレジストパターンを形成し、スピンコートにより、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布し、不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極４５を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。

【0091】

有機物電極４５は、アンドープＧａＮ層４４の上面と、アンドープＧａＮ層４４、ｎ型ＧａＮ層４３、及びＧａＮバッファー層４２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、露出したサファイア基板４１上に達する。

【0092】

次に、露出したｎ型ＧａＮ層４３上に、金属マスクを用いたＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層４６ａを形成し、Ｔｉ層４６ａ上に例えば厚さ１００ｎｍのＰｔ層４６ｂを積層し、Ｐｔ層４６ｂ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層４６ｃを積層して、オーミック電極４６を形成する。

【0093】

次に、金属マスクを用いたＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層４７ａを形成し、Ｔｉ層４７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層４７ｂを積層して、ワイヤーボンディング用金属電極４７を形成する。

【0094】

ワイヤーボンディング用金属電極４７は、アンドープＧａＮ層４４の上面上の有機物電極４５の縁部と、アンドープＧａＮ層４４、ｎ型ＧａＮ層４３、及びＧａＮバッファー層４２の積層側面上の有機物電極４５を覆い、さらに、露出したサファイア基板４１を覆って形成される。

【0095】

このようにして、第３実施例の受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第３実施例の受光素子をステム上に接合して、第３実施例の受光装置が作製される。

【0096】

なお、第３実施例では受光半導体層としてＧａＮを使用したが、受光半導体層としてＡｌ_ｚＧａ_１‐ｚＮ （０≦ｚ≦１)を用いることもできる。Ａｌ組成ｚを大きくすることにより、エネルギーギャップが大きくなり、受光感度波長が短波長側へシフトする。これを利用することにより波長選択が可能となる。

【0097】

次に、第４実施例による半導体紫外線受光素子について説明する。第４実施例の受光素子は、受光感度波長帯域の異なる２つの受光半導体層を有する。例えば、受光半導体層としてウルツ鉱構造のＺｎＯ系半導体を用い、半導体層の成長方法としてＭＢＥを用いる。図８Ａ〜図８Ｅは、第４実施例の受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。

【0098】

図８Ａを参照する。例えば第１実施例と同様な条件で、ｃ面サファイア基板５１上にＭｇＯ層５２を成長させ、ＭｇＯ層５２上にＺｎＯバッファー層５３を成長させアニールを行い、ＺｎＯバッファー層５３上にｎ型ＺｎＯ層５４を成長させ、ｎ型ＺｎＯ層５４上にアンドープＺｎＯ層５５を成長させる。アンドープＺｎＯ層５５のエネルギーギャップは３．３ｅＶ（波長としては３７６ｎｍ）となる。

【0099】

アンドープＺｎＯ層５５上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＯラジカルビームを同時照射して、ウルツ鉱構造のＭｇＺｎＯ層５６を例えば厚さ約１．５μｍ成長させる。ＭｇＺｎＯ層５６の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．２ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０４ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ_２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。この例では、アンドープＭｇＺｎＯ層５６のＭｇ組成が０．３５で、このときエネルギーギャップは３．９５ｅＶ（波長としては３１４ｎｍ）となる。

【0100】

アンドープＭｇＺｎＯ層５６上に、レジストパターンＲＰ５１を形成する。レジストパターンＲＰ５１は、受光半導体層としてアンドープＭｇＺｎＯ層５６を残す領域を覆い、その他領域を露出する。

【0101】

レジストパターンＲＰ５１をマスクとして、ウエットエッチングまたはドライエッチングでアンドープＭｇＺｎＯ層５６をエッチングし、アンドープＺｎＯ層５５を露出させる。その後、レジストパターンＲＰ５１を除去する。

【0102】

図８Ｂを参照する。レジストパターンＲＰ５２を形成する。レジストパターンＲＰ５２は、受光半導体層としてアンドープＭｇＺｎＯ層５６を残す領域と、受光半導体層としてアンドープＺｎＯ層５５を残す領域とを覆い、その他領域を露出する。

【0103】

レジストパターンＲＰ５２をマスクとして、ウエットエッチングまたはドライエッチングでアンドープＺｎＯ層５５をエッチングし、ｎ型ＺｎＯ層５４を露出させる。その後、レジストパターンＲＰ５２を除去する。

【0104】

図８Ｃを参照する。レジストパターンＲＰ５３を形成する。レジストパターンＲＰ５３は、後に形成されるワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ及び５８ＷＢの配置される領域のサファイア基板５１を露出する開口を有する。

【0105】

レジストパターンＲＰ５３をマスクとして、ウエットエッチングまたはドライエッチングで、ｎ型ＺｎＯ層５４、ＺｎＯバッファー層５３、及びＭｇＯ層５２をエッチングし、底にサファイア基板５１の露出する凹部ＴＲを形成する。その後、レジストパターンＲＰ５３を除去する。

【0106】

この実施例では、受光半導体層としてアンドープＺｎＯ層５５を用いる受光素子部分ＬＳＡと、受光半導体層としてアンドープＭｇＺｎＯ層５６を用いる受光素子部分ＬＳＢとを、凹部ＴＲが分離し、凹部ＴＲの底に共通に、ワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ及び５８ＷＢが配置される。

【0107】

図８Ｄを参照する。レジストパターンＲＰ５４を形成する。レジストパターンＲＰ５４は、アンドープＺｎＯ層５５に接続する有機物電極５７Ａの形成領域、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層５６に接続する有機物電極５７Ｂの形成領域を露出する開口を有する。

【0108】

ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ５４とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極５７Ａ及び５７Ｂを形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。

【0109】

有機物電極５７Ａは、アンドープＺｎＯ層５５の上面と、アンドープＺｎＯ層５５、ｎ型ＺｎＯ層５４、ＺｎＯバッファー層５３、及びＭｇＯ層５２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、露出したサファイア基板５１上に達する。

【0110】

有機物電極５７Ｂは、アンドープＭｇＺｎＯ層５６の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層５６、アンドープＺｎＯ層５５、ｎ型ＺｎＯ層５４、ＺｎＯバッファー層５３、及びＭｇＯ層５２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、露出したサファイア基板５１上に達する。

【0111】

図８Ｅを参照する。受光素子部分ＬＳＡのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ及びオーミック電極５８ＯＡと、受光素子部分ＬＳＢのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＢ及びオーミック電極５８ＯＡを形成する。

【0112】

これらの電極の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層５８ａを形成し、Ｔｉ層５８ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層５８ｂを積層して、受光素子部分ＬＳＡのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ及びオーミック電極５８ＯＡと、受光素子部分ＬＳＢのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＢ及びオーミック電極５８ＯＢとを同時形成する。

【0113】

ワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡは、アンドープＺｎＯ層５５の上面上の有機物電極５７Ａの縁部と、アンドープＺｎＯ層５５、ｎ型ＺｎＯ層５４、ＺｎＯバッファー層５３、及びＭｇＯ層５２の積層側面上の有機物電極５７Ａを覆い、さらに、サファイア基板５１を覆って形成される。

【0114】

ワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＢは、アンドープＭｇＺｎＯ層５６の上面上の有機物電極５７Ｂの縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層５６、アンドープＺｎＯ層５５、ｎ型ＺｎＯ層５４、ＺｎＯバッファー層５３、及びＭｇＯ層５２の積層側面上の有機物電極５７Ｂを覆い、さらに、サファイア基板５１を覆って形成される。

【0115】

オーミック電極５８ＯＡは、受光素子部分ＬＳＡ側で、ｎ型ＺｎＯ層５４上に形成され、オーミック電極５８ＯＢは、受光素子部分ＬＳＢ側で、ｎ型ＺｎＯ層５４上に形成される。

【0116】

受光素子部分ＬＳＡとＬＳＢのそれぞれについて、導電性ＺｎＯ系半導体層積層部分の上面及び側面が、有機物電極５７Ａ、５７Ｂで覆われ、ワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ、５８ＷＢと、導電性ＺｎＯ系半導体層との短絡が防止される。

【0117】

また、受光素子部分ＬＳＡとＬＳＢのそれぞれについて、ワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ、５８ＷＢが、有機物電極５７Ａ、５７Ｂと絶縁性基板５１とにまたがって形成されていることにより、有機物電極５７Ａ、５７Ｂからのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ、５８ＷＢの剥離が抑制される。

【0118】

このようにして、第５実施例の受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第５実施例の受光素子をステム上に接合して、第５実施例の受光装置が作製される。

【0119】

第４実施例の受光素子は、例えば、日焼け対策のために太陽光の紫外線を測定する測定器に利用できる。上述のように、太陽光の紫外線は、実質的にＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）とＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）である。

【0120】

受光半導体層をＺｎＯ層５５とする受光素子部分ＬＳＡは、波長３７６ｎｍ以下の紫外線に受光感度があるので、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）及びＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適する。

【0121】

一方、受光半導体層をＭｇＺｎＯ層５６とする受光素子部分ＬＳＢは、例えばＭｇ組成を０．３５として波長３１４ｎｍ以下の紫外線に受光感度があるので、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適する。受光素子部分ＬＳＡで測定された光電流から、受光素子部分ＬＳＢで測定された光電流を差し引くことにより、ＵＶ−Ａの強さも見積もることができる。

【0122】

なお、第４実施例では、ＺｎＯ層上側にＭｇＺｎＯ層を形成したが、ＭｇＺｎＯ層上側にＺｎＯ層を形成することもできる。

【0123】

このように、ある受光半導体層の一部上に、この受光半導体層と同一結晶構造でエネルギーギャップの異なる他の受光半導体層をエピタキシャル成長させることにより、同一基板上に、受光感度波長帯域の異なる複数の受光素子部分を作ることができる。

【0124】

第４実施例の第１変形例として、第１実施例の変形例と同様に、ＭｇＯ層５２を残して、ＭｇＯ層５２上にワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡ及び５８ＷＢを形成する構造とすることもできる。

【0125】

図９は、第４実施例の第２変形例の受光素子を示す概略断面図である。本変形例は、受光素子部分ＬＳＡとＬＳＢ間で、ｎ型ＺｎＯ層５４が分離されず、ｎ型ＺｎＯ層５４に接続するオーミック電極５８Ｏを、受光素子部分ＬＳＡとＬＳＢで共通とした構造である。

【0126】

また、この変形例では、受光素子部分ＬＳＡの外側に凹部ＴＲＡが、受光素子部分ＬＳＢの外側に凹部ＴＲＢが形成されている。凹部ＴＲＡ及びＴＲＢの底に露出したサファイア基板５１上に、それぞれ、受光素子部分ＬＳＡのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＡと、受光素子部分ＬＳＢのワイヤーボンディング用金属電極５８ＷＢとが配置されている。

【0127】

以上説明した実施例では、有機物電極（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の導電率増加剤として、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を添加して使用したが、エチレングリコールや１‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）などの非プロトン性極性溶媒を使用してもよい。

【0128】

また、有機物電極形成において、スピンコートによりＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを塗布し、リフトオフしてパターン形成したが、スクリーン印刷用の導電性ポリマーを使用して、スクリーン印刷により直接パターン形成してもよい。スクリーン印刷用の導電性ポリマーもポリチオフェン誘導体から形成されている。

【0129】

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0130】

１、４１、５１ サファイア基板
２、５２ ＭｇＯ層
３、３２、５３ ＺｎＯバッファー層
４、３３、５４ ｎ型ＺｎＯ層
５、３４、５５ アンドープＺｎＯ層
６、３５、４５、５７Ａ、５７Ｂ 有機物電極
７Ｗ、３６Ｗ、４７、５８ＷＡ、５８ＷＢ ワイヤーボンディング用金属電極
７Ｏ、３６Ｏ、４６、５８ＯＡ、５８ＯＢ オーミック電極
１１、１３、１４、１６ Ａｕボール
１２、１５ Ａｕワイヤー
２１ ステム
２２ 接着剤
２３ 容器
２４ 紫外線透過窓
３１ 高抵抗ＺｎＯ基板
４２ ＧａＮバッファー層
４３ ｎ型ＧａＮ層
４４ アンドープＧａＮ層
５６ アンドープＭｇＺｎＯ層
ＲＰ１〜ＲＰ３、ＲＰ５１〜ＲＰ５４ レジストパターン
ＬＳＡ、ＬＳＢ 受光素子部分
ＴＲ、ＴＲＡ、ＴＲＢ 凹部

【図1-1】

【図1-2】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8-1】

【図8-2】

【図9】

【図10】

【図11】

【図3】