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(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】5779005
(24)【登録日】2015年7月17日
(45)【発行日】2015年9月16日
(54)【発明の名称】紫外線受光素子及びそれらの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 31/108 20060101AFI20150827BHJP
【ＦＩ】
H01L31/10 C
【請求項の数】6
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2011-133356(P2011-133356)
(22)【出願日】2011年6月15日
(65)【公開番号】特開2013-4674(P2013-4674A)
(43)【公開日】2013年1月7日
【審査請求日】2014年5月9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】加藤 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】中村 吉博
【審査官】
濱田 聖司
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−２６０００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２８３１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
Y.F.Li，"Ultraviolet photodiode based on p-Mg0.2Zn0.8O/n-ZnO heterojunction with wide response range"，Journal of Physics D : Applied Physics，Vol.42, No.10 (2009)，105102
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたオーミック電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。
前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたオーミック電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。
【請求項2】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたオーミック電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。
前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたオーミック電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたショットキー電極と
を有する紫外線受光素子。
【請求項3】
導電性基板と、
前記導電性基板表面上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成された第１のショットキー電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成された第２のショットキー電極と、
前記導電性基板裏面に形成されたオーミック電極と
を有する紫外線受光素子。
前記導電性基板表面上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成された第１のショットキー電極と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成された第２のショットキー電極と、
前記導電性基板裏面に形成されたオーミック電極と
を有する紫外線受光素子。
【請求項4】
絶縁性基板を準備する工程と、
前記絶縁性基板上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
前記絶縁性基板上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
【請求項5】
絶縁性基板を準備する工程と、
前記絶縁性基板上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
前記絶縁性基板上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、オーミック電極を形成する工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、ショットキー電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
【請求項6】
導電性基板を準備する工程と、
前記導電性基板表面上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、第１のショットキー電極を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、第２のショットキー電極を形成する工程と、
前記導電性基板裏面に、オーミック電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
前記導電性基板表面上方に、第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層を形成する工程と、
前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有する第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部をエッチングして、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部を露出させる工程と、
前記露出させた第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層の一部上に、第１のショットキー電極を形成する工程と、
前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に、第２のショットキー電極を形成する工程と、
前記導電性基板裏面に、オーミック電極を形成する工程と
を有する紫外線受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線受光素子及びそれらの製造方法に関する。
【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】
有機物電極は、ワイヤーボンディング用金属電極との密着性が弱く、ワイヤーボンディング時にワイヤーボンディング電極が剥離しやすい。
【0006】
無極性単結晶基板上に成長させるＺｎＯ系半導体層の極性を制御する技術が提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【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２００５‐１９７４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、紫外線受光素子の製造を容易にすることである。
【0009】
本発明の他の目的は、ワイヤーボンディング用金属電極の有機物電極からの剥離が抑制された新規な構造の紫外線受光素子、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一観点によれば、紫外線受光素子は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたオーミック電極と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたショットキー電極とを有する。
【0011】
また、本発明の他の観点によれば、紫外線受光素子は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成されたオーミック電極と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成されたショットキー電極とを有する。
【0012】
また、本発明の他の観点によれば、紫外線受光素子は、導電性基板と、前記導電性基板表面上方に形成された第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層と、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成され、前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層のＭｇ組成ｘよりも低いＭｇ組成ｙを有し、一部が前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上から除去されている第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層の一部が除去された部分から露出している前記第１のＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層上に形成された第１のショットキー電極と、前記第２のＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層上に形成された第２のショットキー電極と、前記導電性基板裏面に形成されたオーミック電極とを有する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、紫外線受光素子の製造を容易にすることができる。
【0014】
また、本発明によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、有機物電極と絶縁層とにまたがるように形成されていることにより、ワイヤーボンディング用金属電極の剥離が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】基板上に積層されるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層のＭｇ組成（ｘ）とエッチング速度との関係を示すグラフ及びＺｎＯとＭｇＯの物性をまとめた表である。
【図2】本発明の第１の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図3】本発明の第１の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図4】本発明の第２の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図5】本発明の第２の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図6】本発明の第３の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図7】本発明の第３の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【図8】本発明の第４の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図１（Ａ）は、基板上に積層されるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層のＭｇ組成（ｘ）とエッチング速度との関係を示すグラフである。
【0017】
エッチャントとして、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）を用いた場合、及びＥＤＴＡ-２Ｎａ（エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム）:ＥＤＡ（エチレンジアミン）=１０:１混合溶液（ｐＨ=１０．６）を用いた場合の、単結晶基板の＋Ｃ面上に積層されるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層のＭｇ組成（ｘ）とエッチング速度との関係をそれぞれ示している。
【0018】
エッチャントとして、ＥＤＴＡ-２Ｎａ:ＥＤＡ=１０:１混合溶液（ｐＨ=１０．６）を用いた場合のエッチング速度は、Ｍｇ組成（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯのｘ）が「０」では、１０ｎｍ／ｍｉｎ以上であるのに対して、Ｍｇ組成が「０．２」では０．１ｎｍ／ｍｉｎ以下となり、Ｍｇ組成が「０．４」では０．０１ｎｍ／ｍｉｎ以下となっており、Ｍｇ組成が増加すると、エッチング速度が減少することがわかる。
【0019】
また、エッチャントとして、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）を用いた場合のエッチング速度は、Ｍｇ組成（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯのｘ）が「０」では、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上であるのに対して、Ｍｇ組成が「０．２」では１０ｎｍ／ｍｉｎ以下となり、Ｍｇ組成が「０．４」では１ｎｍ／ｍｉｎ以下となっており、Ｍｇ組成が増加すると、エッチング速度が減少することがわかる。
【0020】
図１（Ｂ）は、ＺｎＯとＭｇＯの物性をまとめた表である。
【0021】
ＺｎＯは、結晶構造が六方晶（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）で、格子定数がａ軸で０．３２４９８２ｎｍ、ｃ軸で０．５２０６６１ｎｍであり、バンドギャップ３．３７ｅＶ、分子量８１．４１ｇ／ｍｏｌ、密度５．６７ｇ／ｃｍ３、融点１９７５℃、結合エネルギー２８４ｋＪ／ｍｏｌである。
【0022】
ＭｇＯは、結晶構造が立方晶（ｃｕｂｉｃ）で、格子定数がａ＝０．４２１３ｎｍであり、バンドギャップ７．８ｅＶ、分子量４０．３２ｇ／ｍｏｌ、密度３．５８５ｇ／ｃｍ３、融点３２５０℃、結合エネルギー３９６４ｋＪ／ｍｏｌである。
【0023】
このように、ＭｇＯの結合エネルギーは、ＺｎＯに比べ１０倍以上高く、融点も非常に高い。すなわち化学的に安定な物質と言える。このことから、ＺｎＯとＭｇＯの混晶であるＭｇＺｎＯ結晶は、Ｍｇ組成が高くなるに従い、化学的な安定性が向上し、エッチャントが酸であるかアルカリであるかにかかわらずエッチング速度が減少したものと推察される。
【0024】
以上のことから、基板上にＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層を積層する際に、下地によりＭｇ組成（ｘ）の高いＭｇｘＺｎ１-ｘＯ層を形成し、その上に当該下地層よりもＭｇ組成（ｘ）の低いＭｇｘＺｎ１-ｘＯ層を形成することにより、下地ＭｇｘＺｎ１-ｘＯ層がエッチング処理におけるストッパー層として機能する。
【0025】
なお、Ｍｇ組成ｘを明示したＭｇｘＺｎ１−ｘＯは、０≦ｘ＜０．６のときはウルツ鉱構造となり、０．６≦ｘ≦１のときは岩塩構造となる。なお、Ｍｇ組成ｘが０のＭｇｘＺｎ１−ｘＯはＺｎＯを表す。
【0026】
なお、ウルツ鉱構造のＭｇｘＺｎ１−ｘＯにおいて、Ｍｇ組成ｘを０から０．６まで大きくすると、エネルギーギャップは３．３ｅＶ（波長３７６ｎｍ）から４．４ｅＶ（波長２８２ｎｍ）まで大きくなる。また、岩塩構造のＭｇｘＺｎ１−ｘＯにおいて、Ｍｇ組成ｘを０．６から１．０まで大きくすると、エネルギーギャップは５．４ｅＶ（波長２３０ｎｍ）から７．８ｅＶ（波長１５９ｎｍ）まで大きくなる。エネルギーギャップが大きくなることにより、受光感度波長が短波長側へシフトする。これを利用することにより波長選択が可能となる。
【0027】
太陽光の紫外線は、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）、及びＵＶ−Ｃ（２８０ｎｍ以下）に分類されるが、ＵＶ−Ｃはオゾン層で吸収されて地表まで届かないので、通常の紫外線は、実質的にＵＶ−ＡとＵＶ‐Ｂである。ＵＶ−Ｃは、例えば火炎等のみに含まれることになる。なお、エネルギーギャップの大きな岩塩構造のＭｇｘＺｎ１−ｘＯを使用することにより、短波長のＵＶ−Ｃ（２８０ｎｍ以下）だけを検知する事が可能となる。従って、例えば、ＵＶ−Ｃを含む炎を検知するための火炎センサとして使用可能となる。
【0028】
以下、Ｍｇ組成（ｘ）の高いＭｇｘＺｎ１-ｘＯ層をストッパー層として機能させるＺｎＯ系紫外線受光素子の積層構造の製造方法について実施例に沿って説明する。
【0030】
まず、図２（Ａ）に示すように、ｃ面サファイア基板１上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ層２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ層２の成長条件は、例えば、成長温度６５０℃、Ｍｇフラックス０．０５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。
【0031】
ＭｇＯ層２は、その上に成長させるＺｎＯ系半導体層をＺｎ極性面（＋ｃ面）で成長させる極性制御層となる。なお、無極性単結晶基板上方に成長させるＺｎＯ系半導体層の極性を、ＭｇＯ層を介して制御する技術については、特開２００５‐１９７４１０号公報の「発明を実施するための最良の形態」の項を参照する。
【0032】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＭｇＯ層２上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時照射して、ＺｎＯバッファー層３を厚さ約３０ｎｍ成長させる。ＺｎＯバッファー層３の成長条件は、例えば、成長温度３００℃、Ｚｎフラックス０．１ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量２ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗとする。ＺｎＯバッファー層３の成長後、結晶性及び表面平坦性改善のため、９００℃、３０分のアニールを施す。
【0033】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、ＺｎＯバッファー層３上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、Ｏラジカルビーム、及びＧａビーム又はＡｌビームを同時照射して、ｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６、ｘ＞ｙ）層４を厚さ約１〜４μｍ成長させる。ｎ型ＭｇＺｎＯ層４の成長条件は、例えば、成長温度８５０〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０２〜０．１５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０〜３．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２００〜３００Ｗ、Ｇａセル温度を３５０〜４２０℃とする。例えば、Ｇａセル温度３８０℃の時、キャリア濃度は６×１０１７ｃｍ−３となり、４００℃の時、２×１０１８ｃｍ−３となる。なお、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４のキャリア濃度は、オーミックコンタクトを形成する観点から下限値は１０１７ｃｍ−３以上が好ましく、結晶性の観点から上限値は５×１０１８ｃｍ−３以下が好ましい。
【0034】
次に、図２（Ｄ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６、ｘ＞ｙ）層５を例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層５の成長条件は、例えば、成長温度８５０〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０〜０．１ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０〜３．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２００〜３００Ｗとする。なお、アンドープＭｇＺｎＯ層５のキャリア濃度は、ショットキー接合を形成する観点から１０１６ｃｍ−３以下が好ましい。
【0035】
第１の実施例による受光素子をＵＶ−Ａ用とする場合は、例えば、ｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４のＭｇ組成（ｘ）を０．３５、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５のＭｇ組成（ｙ）を０に設定する。この場合のｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４の成長条件は、例えば、成長温度９５０℃、Ｚｎフラックス０．２ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０２ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２５０Ｗ、Ｇａセル温度３８０℃である。また、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．２ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量２．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー３００Ｗである。
【0036】
また、第１の実施例による受光素子をＵＶ−Ｂ用とする場合は、例えば、ｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４のＭｇ組成（ｘ）を０．５、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５のＭｇ組成（ｙ）を０．３７に設定する。この場合のｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．２ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０３ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２５０Ｗ、Ｇａセル温度３８０℃である。また、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５の成長条件は、例えば、成長温度９００℃、Ｚｎフラックス０．２ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０４ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．５ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２５０Ｗである。
【0037】
なお、Ｍｇ組成は、Ｍｇフラックス、Ｏラジカル量（Ｏ２流量、ＲＦパワー）に依存するとともに、成長温度の高温側（Ｚｎ付着係数）にも影響を受ける。したがって、これらの条件を適宜選択することにより、所望のＭｇ組成を得ることができる。例えば、Ｚｎ及びＭｇフラックス一定のもと、Ｏラジカル量を減らす（Ｏ２流量を減らす、ＲＦパワーを落とす）ことにより、Ｍｇ組成を高くすることが可能であり、Ｏラジカル量を増やすことにより、Ｍｇ組成を低くすることが可能である。あるいは、Ｚｎフラックス及びＯラジカル量一定のもと、Ｍｇフラックスを変化させてもよい。さらに、成長温度が９００℃まではＺｎの付着係数が「１」であるが、９５０℃以上となるとＺｎの付着係数が減少していくため、同じフラックス条件においてもＭｇ組成が高くなる。
【0038】
上述したように、下地層であるｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層４のＭｇ組成（ｘ）は、その上に積層されるアンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層５のＭｇ組成（ｙ）よりも高く設定（ｘ＞ｙ）され、ｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４は、後の図２（Ｆ）に示すエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。
【0039】
次に、図２（Ｅ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層５上の所定領域に、レジストパターンＲＰ１１を形成する。レジストパターンＲＰ１１は、後の図３（Ｂ）に示す工程で有機物電極８が形成される領域を覆う。この状態で、例えば、ＳｉＯ２を全面にスパッタリングで厚さ３００ｎｍ堆積し、レジストパターンＲＰ１１とともに不要部のＳｉＯ２を除去するリフトオフにより、絶縁層６を形成する。
【0040】
次に、図２（Ｆ）に示すように、絶縁層６上及びアンドープＭｇＺｎＯ層５上の所定領域に、レジストパターンＲＰ１２を形成する。レジストパターンＲＰ１２は、後の工程でオーミック電極７が配置される領域を露出する開口を有する。
【0041】
レジストパターンＲＰ１２をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープＭｇＺｎＯ層５をエッチングして、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４を露出させる。この時、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４は、エッチングのストッパー層として機能する。その後、レジストパターンＲＰ１２を除去して洗浄を行う。なお、酸性又はアルカリ性溶液としては、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、ＨＦ、ＥＤＴＡ溶液、バッファードＨＦ、ＥＤＴＡ-２Ｎａ:ＥＤＡ=１０:１混合溶液（ｐＨ=１０．６）等を用いることができる。
【0042】
その後、図３（Ａ）に示すように、図２（Ｆ）の工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４の一部上に、オーミック電極７を形成する。オーミック電極７の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層７ａを形成し、Ｔｉ層７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂを積層して、オーミック電極３７を形成する。
【0043】
次に、図３（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ１３を形成する。レジストパターンＲＰ１３は、図２（Ａ）の工程で絶縁層６が除去された領域のアンドープＭｇＺｎＯ層５を露出する開口を有する。この実施例では、レジストパターンＲＰ１３の縁が、図２（Ｅ）の工程で絶縁層６が除去された領域の縁と整合している。
【0044】
続いて、ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ１３とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極（ショットキー電極）８を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。なお、有機物電極８の加熱処理には、真空乾燥炉、クリーンオーブン等を用いてもよい。
【0045】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、キャリアドーパント兼水分散剤としてポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含んだ、ポリチオフェン誘導体のポリ３，４‐エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに、導電率増加剤として例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を添加して使用することができる。
【0046】
有機物電極８は、アンドープＭｇＺｎＯ層５に対してショットキー電極を形成するとともに、紫外線透過性である。有機物電極８を透過してアンドープＭｇＺｎＯ層５に入射した紫外線により、光起電力が生じる。なお、このような半導体紫外線受光素子では、ショットキー電極を用いることにより、ｎ型半導体層に比べて形成が難しいｐ型半導体を形成しなくてすむ。
【0047】
次に、図３（Ｃ）に示すように、ワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。ワイヤーボンディング用金属電極９は、絶縁層６と有機物電極８とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極９と有機物電極８との剥離が抑制される。
【0048】
ワイヤーボンディング用金属電極９の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層９ａを形成し、Ｔｉ層９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層９ｂを積層して、ワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。Ｔｉ層９ａが、絶縁層６との密着層として働く。このようにして、第１実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、受光素子をステム上に接合して、受光装置を作製することができる。
【0049】
図４（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第２の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第２の実施例でも、第１の実施例と同様に絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にて半導体層を成長させる。第１の実施例との主な相違点は、ＺｎＯバッファー層３上に、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６、ｘ＞ｙ）層２４を形成し、その上に、アンドープＭｇＺｎＯ層２４よりもＭｇ組成が低いｎ型ＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層２５を形成する点である。
【0050】
まず、ｃ面サファイア基板１上に、例えば第１の実施例と同様な条件で、ＭｇＯ層２及びＺｎＯバッファー層３を成長させる。その後、図４（Ａ）に示すように、ＺｎＯバッファー層３上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６、ｘ＞ｙ）層２４を例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層２４の成長条件は、第１の実施例によるｎ型ＭｇＺｎＯ層４と同様である。ただし、ｎ型不純物はドーピングしない。
【0051】
続いて、図４（Ｂ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２５上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、Ｏラジカルビーム、及びＧａビーム又はＡｌビームを同時照射して、ｎ型ＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６、ｘ＞ｙ）層２５を厚さ約０．１〜１μｍ成長させる。ｎ型ＭｇＺｎＯ層２５の成長条件は、第１の実施例によるアンドープＭｇＺｎＯ層５と同様である。また、ｎ型不純物をドーピングしてもよい。
【0052】
第２の実施例でも、第１の実施例と同様にアンドープＭｇＺｎＯ層２４及びｎ型ＭｇＺｎＯ層２５のＭｇ組成を調整することにより、ＵＶ−Ａ用又はＵＶ−Ｂ用のセンサを作製可能である。
【0053】
その後、図４（Ｃ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層２５上の所定領域に、レジストパターンＲＰ２１を形成する。レジストパターンＲＰ２１は、ｎ型ＭｇＺｎＯ層２５を残す領域を覆う、すなわち、後の図４（Ｅ）に示す工程で絶縁層６が形成される領域及び後の図５（Ｂ）に示す工程で有機物電極８が形成される領域に開口を有する。
【0054】
レジストパターンＲＰ２１をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでｎ型ＭｇＺｎＯ層２５をエッチングして、アンドープＭｇＺｎＯ層２４を露出させる。この時、アンドープＭｇＺｎＯ層２４は、エッチングのストッパー層として機能する。その後、レジストパターンＲＰ２１を除去して洗浄を行う。なお、エッチャントは、第１の実施例と同様のものが使用可能である。
【0055】
次に、図４（Ｅ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２４上の所定領域及び残存したｎ型ＭｇＺｎＯ層２５を覆って、レジストパターンＲＰ２２を形成する。レジストパターンＲＰ２２は、後の図５（Ｂ）に示す工程で有機物電極８が形成される領域を覆う。この状態で、例えば、ＳｉＯ２を全面にスパッタリングで厚さ３００ｎｍ堆積し、レジストパターンＲＰ２２とともに不要部のＳｉＯ２を除去するリフトオフにより、絶縁層６を形成する。
【0056】
その後、図５（Ａ）に示すように、図４（Ｃ）の工程で残したｎ型ＭｇＺｎＯ層２５の一部上に、オーミック電極７を形成する。オーミック電極７の形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層７ａを形成し、Ｔｉ層７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂを積層して、オーミック電極３７を形成する。
【0057】
次に、図５（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ２３を形成する。レジストパターンＲＰ２３は、図４（Ｃ）の工程でｎ型ＭｇＺｎＯ層２５が除去され、図４（Ｅ）の工程で絶縁層６が除去された領域のアンドープＭｇＺｎＯ層２４を露出する開口を有する。続いて、ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ２３とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極（ショットキー電極）８を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。
【0058】
その後、図３（Ｃ）に示す工程と同様の工程で、図５（Ｃ）に示すように、ワイヤーボンディング用金属電極９（Ｔｉ層９ａ及びＡｕ層９ｂ）を形成する。このようにして、第２実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、受光素子をステム上に接合して、受光装置を作製することができる。
【0059】
図６（Ａ）〜図７（Ｂ）は、第３の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第３の実施例による受光素子は、受光感度波長帯域の異なる二つの受光半導体層を有する。第３の実施例では、導電性の単結晶基板を成長基板として用いる。また、例えば、受光半導体層として、ウルツ鉱構造のＺｎＯ系半導体を用い、半導体層の成長方法としてＭＢＥ法を用いる。
【0060】
図６（Ａ）を参照する。Ａｌが添加されたｎ型Ｚｎ面ＺｎＯ（０００１）基板３１上に、例えば第１の実施例と同様な条件で、ＺｎＯバッファー層３３を成長させアニールを行う。その後、ＺｎＯバッファー層３３上に、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６、ｘ＞ｙ）層３４を例えば厚さ約１〜２μｍを成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層３４の成長条件は、例えば、成長温度８５０〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０２〜０．１５ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０〜３．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２００〜３００Ｗである。ただし、Ｍｇ組成（ｘ）が、後に積層されるアンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層３５のＭｇ組成（ｙ）よりも高くなるように成長条件を設定する。本実施例では、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層３４のＭｇ組成（ｘ）が０．３７で、このときエネルギーギャップは４ｅＶ（波長としては３１０ｎｍ）となるように成長条件を設定する。
【0061】
次に、図６（Ｂ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層３４上に、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３、ｘ＞ｙ）層３５を形成する。Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＯラジカルビームを同時照射して、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３、ｘ＞ｙ）層３５を例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層３５の成長条件は、例えば、成長温度８５０〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０〜０．０６ｎｍ／ｓ、ＯソースガンのＯ２流量１．０〜３．０ｓｃｃｍ／ＲＦパワー２００〜３００Ｗである。なお、Ｍｇ組成（ｙ）が、アンドープＭｇＺｎＯ層３４のＭｇ組成（ｘ）よりも低くなるように成長条件を設定する。
【0062】
なお、本実施例では、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層３５のＭｇ組成を「０」として、実質的にアンドープＺｎＯ層を形成する。したがって、アンドープＭｇＺｎＯ（Ｍｇ０Ｚｎ１Ｏ）層３５のエネルギーギャップは３．３ｅＶ（波長としては３７６ｎｍ）となる。
【0063】
その後、図６（Ｂ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層３５上に、レジストパターンＲＰ３１を形成する。レジストパターンＲＰ３１は、受光半導体層としてアンドープＭｇＺｎＯ層３５を用いる領域を覆い、受光半導体層としてアンドープＭｇＺｎＯ層３４を用いる領域を露出する。
【0064】
続いて、図６（Ｃ）に示すように、レジストパターンＲＰ３１をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープＭｇＺｎＯ層３５をエッチングして、アンドープＭｇＺｎＯ層３４を露出させる。その後、レジストパターンＲＰ３１を除去する。この時、アンドープＭｇＺｎＯ層３４は、エッチングのストッパー層として機能する。なお、エッチャントは、第１の実施例と同様のものが使用可能である。
【0065】
次に、図６（Ｄ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層３５及び露出したアンドープＭｇＺｎＯ層３５上に、レジストパターンＲＰ３２を形成する。レジストパターンＲＰ３２は、後の工程で、アンドープＭｇＺｎＯ層３４上に配置される有機物電極３８Ａの形成領域、及びアンドープＭｇＺｎＯ層３５上に配置される有機物電極３８Ｂの形成領域を覆う。この状態で、例えば、ＳｉＯ２を全面にスパッタリングで厚さ３００ｎｍ堆積し、レジストパターンＲＰ３２とともに不要部のＳｉＯ２を除去するリフトオフにより、絶縁層３６を形成する。
【0066】
次に、図６（Ｅ）に示すように、レジストパターンＲＰ３３を形成する。レジストパターンＲＰ３３は、アンドープＭｇＺｎＯ層３４上の有機物電極３８Ａの形成領域、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層３５上の有機物電極３８Ｂの形成領域をそれぞれ露出する開口を有する。
【0067】
ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ３３とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、アンドープＭｇＺｎＯ層３４上に有機物電極３８Ａを、アンドープＭｇＺｎＯ層３５上に有機物電極３８Ｂを形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。
【0068】
次に、図７（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層３４上方にワイヤーボンディング用金属電極３９Ａを形成するとともに、アンドープＭｇＺｎＯ層３５上方にワイヤーボンディング用金属電極３９Ｂを形成する。
【0069】
ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａは、絶縁層３６と有機物電極３８Ａとにまたがるように配置され、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ｂは、絶縁層３６と有機物電極３８Ｂとにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａと有機物電極３８Ａとの剥離や、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ｂと有機物電極３８Ｂとの剥離が抑制される。
【0070】
ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａの形成領域、及びワイヤーボンディング用金属電極３９Ｂの形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層３９ａを形成し、Ｔｉ層３９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層３９ｂを積層して、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａ及び３９Ｂを形成する。
【0071】
本実施例では、アンドープＭｇＺｎＯ層３４とアンドープＭｇＺｎＯ層３５とにまたがって形成された部分の絶縁層３６上に、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａ及び３９Ｂを配置している。
【0072】
その後、図７（Ｂ）に示すように、ＺｎＯ基板３１の裏面上に、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ層３７ａを形成し、Ｔｉ層３７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層３７ｂを積層して、オーミック電極３７を形成する。このようにして、第３の実施例による受光素子が作製される。
【0073】
第３の実施例による受光素子は、受光半導体層をアンドープＭｇＺｎＯ層３４とする受光素子部分ＬＳＡと、受光半導体層をアンドープＭｇＺｎＯ層３５とする受光素子部分ＬＳＢとを含む。
【0074】
ワイヤーボンディング用金属電極３９Ａが、有機物電極３８Ａを介して、アンドープＭｇＺｎＯ層３４に電気的に接続され、ワイヤーボンディング用金属電極３９Ｂが、有機物電極３８Ｂを介して、アンドープＭｇＺｎＯ層３５に電気的に接続されている。オーミック電極３７が、アンドープＭｇＺｎＯ層３４とアンドープＭｇＺｎＯ層３５の両方に電気的に接続されて、両受光素子部分ＬＳＡ及びＬＳＢで共通である。
【0075】
その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第３の実施例による受光素子をステム上に接合して、第３の実施例による受光装置を作製することができる。
【0076】
第３実施例による受光素子は、例えば、日焼け対策のために太陽光の紫外線を測定する測定器に利用できる。上述のように、太陽光の紫外線は、実質的にＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）とＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）である。
【0077】
受光半導体層をアンドープＭｇＺｎＯ層３４とする受光素子部分ＬＳＡは、波長３７６ｎｍ以下の紫外線に受光感度があるので、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）及びＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適する。
【0078】
一方、受光半導体層をアンドープＭｇＺｎＯ層３５とする受光素子部分ＬＳＢは、例えばＭｇ組成を０．３７として波長３１０ｎｍ以下（また例えばＭｇ組成を０．３１として波長３２０ｎｍ以下）の紫外線に受光感度があるので、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適する。受光素子部分ＬＳＡで測定された光電流から、受光素子部分ＬＳＢで測定された光電流を差し引くことにより、ＵＶ−Ａの強さも見積もることができる。
【0079】
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。
【0080】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の実施例による受光素子の主要な製造工程を示す概略断面図である。第４の実施例でも、第１及び第２の実施例と同様に絶縁性の成長基板上に、ＭＢＥ法にて半導体層を成長させる。第１の実施例との主な相違点は、ワイヤーボンディング用電極が絶縁性基板上に形成されている点である。
【0081】
まず、第１の実施例と同様な条件で、図８（Ａ）に示すように、ｃ面サファイア基板１上に、ＭｇＯ層４２を成長させ、ＭｇＯ層４２上にＺｎＯバッファー層４３を成長させアニールを行い、ＺｎＯバッファー層４３上にｎ型ＭｇＺｎＯ層４４を成長させ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４上にアンドープＭｇＺｎＯ層４５を成長させる。ＭｇＯ層４２上方のＺｎＯ系半導体層は、Ｚｎ面で成長する。
【0082】
なお、第４の実施例でも、第１の実施例と同様に、下地層であるｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０＜ｘ≦０．６）層４４のＭｇ組成（ｘ）は、その上に積層されるアンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．６）層４５のＭｇ組成（ｙ）よりも高く設定（ｘ＞ｙ）され、ｎ型ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層４４は、後の図８（Ａ）に示すエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。
【0083】
その後、図８（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層４５上に、レジストパターンＲＰ４１を形成する。レジストパターンＲＰ４１は、後の工程でオーミック電極４７Ｏが配置される領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ４１をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液を用いたウエットエッチングでアンドープＭｇＺｎＯ層４５をエッチングして、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４を露出させる。この時、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４は、エッチングのストッパー層として機能する。なお、エッチャントは、第１の実施例と同様のものが使用可能である。その後、レジストパターンＲＰ４１を除去して洗浄を行う。
【0084】
次に、図８（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ４２を形成する。レジストパターンＲＰ４２は、後の工程で形成されるワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗにワイヤーボンディングが行われる領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ４２をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液でアンドープＭｇＺｎＯ層４５、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４、ＺｎＯバッファー層４３、及びＭｇＯ層４２をエッチングして、サファイア基板４１を露出させる。エッチャントは図８（Ａ）に示すエッチング工程と同様のものが使用可能である。また、ドライエッチングを用いてもよい。その後、レジストパターンＲＰ４２を除去して洗浄を行う。
【0085】
次に、図８（Ｃ）に示すように、レジストパターンＲＰ４３を形成する。レジストパターンＲＰ４３は、有機物電極４８の形成領域を露出する開口を有する。ＵＶオゾン洗浄を行った後、導電率増加剤を添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、スピンコートにより（加熱処理後の厚さで）例えば厚さ３０ｎｍ塗布する。レジストパターンＲＰ４３とともに不要部のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを除去するリフトオフにより、有機物電極４８を形成する。リフトオフ後、ホットプレートにより例えば２００℃、２０分の加熱処理を施す。
【0086】
有機物電極４８は、アンドープＭｇＺｎＯ層４５の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層４５、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４、ＺｎＯバッファー層４３、及びＭｇＯ層４２の積層側面とを覆い、積層側面を覆った部分の端が、図８（Ｂ）のエッチング工程で露出したサファイア基板４１上に達する。
【0087】
次に、図８（Ｄ）に示すように、オーミック電極４７Ｏ及びワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗを形成する。なお、後の工程でオーミック電極４７Ｏもワイヤーボンディングされるが、ワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗの方を、単にワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗと呼ぶこととする。
【0088】
オーミック電極４７Ｏの形成領域と、ワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗの形成領域に開口を有する金属マスクを用い、ＥＢ蒸着により、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ層４７ａを形成し、Ｔｉ層４７ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層４７ｂを積層して、オーミック電極４７Ｏ及びワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗを同時形成する。
【0089】
オーミック電極４７Ｏは、図８（Ａ）のエッチング工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗは、アンドープＭｇＺｎＯ層４５の上面上の有機物電極４８の縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層４５、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４、ＺｎＯバッファー層４３、及びＭｇＯ層４２の積層側面上の有機物電極４８を覆い、さらに、図８（Ｂ）のエッチング工程で露出したサファイア基板４１を覆って形成される。
【0090】
ワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗは、有機物電極４８上から、絶縁性下地であるサファイア基板４１上に延在するように配置され、透光領域を確保するため有機物電極４８の一部上を覆い、サファイア基板４１の上方部分に、ワイヤーボンディング領域となる程度の広い面積を確保する。Ｔｉ層４７ａが、絶縁性下地であるサファイア基板４１との密着層として働く。
【0091】
有機物電極４８が、アンドープＭｇＺｎＯ層４５の上面、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層４５、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４４、ＺｎＯバッファー層４３、及びＭｇＯ層４２の積層側面を覆っているので、ワイヤーボンディング用金属電極４７Ｗが導電性ＺｎＯ層４３〜４５と接触する短絡が防止されている。
【0092】
このようにして、第４の実施例による受光素子が作製される。その後、ダイボンディング及びワイヤーボンディングにより、第４の実施例による受光素子をステム上に接合して、第４の実施例による受光装置を作製することができる。
【0093】
以上、本発明の第１〜第３の実施例によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、絶縁層と有機物電極とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極と有機物電極との剥離が抑制される。
【0094】
また、本発明の第４の実施例によれば、ワイヤーボンディング用金属電極が、サファイア基板と有機物電極とにまたがるように配置される。これにより、ワイヤーボンディング用金属電極と有機物電極との剥離が抑制される。
【0095】
また、本発明の実施例によれば、下地層であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層のＭｇ組成（ｘ）を、その上に積層されるＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層のＭｇ組成（ｙ）よりも高く設定するので、下地層であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層は、後のエッチング処理工程においてストッパー層として機能する。よって、半導体積層構造及半導体紫外線受光素子の製造が容易になる。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
なお、上述の実施例では、ショットキー電極を形成したが、これに限らない。
【0099】
また、ワイヤーボンディング用金属電極の形成される絶縁層として、ＳｉＯ２を使用したが、例えば、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯを使用してもよい。絶縁層形成方法として、スパッタリングを使用したが、例えば熱化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、低圧（ＬＰ）ＣＶＤ等を用いてもよい。
【0100】
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】
【0101】
１ サファイア基板２、４２ ＭｇＯ層
３、３３、４３ ＺｎＯバッファー層
４、２５、４４ ｎ型ＭｇＺｎＯ層
５、２４、３４、３５、４５ アンドープＭｇＺｎＯ層
６、３６ 絶縁層
７、３７、４７Ｏ オーミック電極
８、３８、４８ 有機物電極
９、３９、４７Ｗ ワイヤーボンディング用金属電極
３１ ＺｎＯ基板
ＲＰ１１〜ＲＰ４３ レジストパターン
ＬＳＡ、ＬＳＢ 受光素子部分