JP2000101105A - 光導電素子 - Google Patents
光導電素子Info
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- JP2000101105A JP2000101105A JP10265516A JP26551698A JP2000101105A JP 2000101105 A JP2000101105 A JP 2000101105A JP 10265516 A JP10265516 A JP 10265516A JP 26551698 A JP26551698 A JP 26551698A JP 2000101105 A JP2000101105 A JP 2000101105A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光面の汚染や劣化の影響を軽減し得る新た
な構造を有し、紫外線にも優れた耐性を有する光導電素
子を提供すること。 【解決手段】 GaN系結晶からなる第一導電型(特に
n型)のi層を受光層1とし、該受光層1の一方の面を
受光対象光Lが入射する受光面1aとして、受光面1a
に一方の極のオーミック電極2を設ける。該オーミック
電極2は、受光対象光Lの入射量を必要量以上確保し得
る態様とする。受光層の他方の面1bには、直接的にま
たは、第一導電型で低抵抗のGaN系結晶層(コンタク
ト層)4を介して、他方の極のオーミック電極3を設け
て、光導電素子とする。これによって、発生したキャリ
アは受光層の厚さ方向に移動し、受光面の汚染や劣化の
影響が軽減される。
な構造を有し、紫外線にも優れた耐性を有する光導電素
子を提供すること。 【解決手段】 GaN系結晶からなる第一導電型(特に
n型)のi層を受光層1とし、該受光層1の一方の面を
受光対象光Lが入射する受光面1aとして、受光面1a
に一方の極のオーミック電極2を設ける。該オーミック
電極2は、受光対象光Lの入射量を必要量以上確保し得
る態様とする。受光層の他方の面1bには、直接的にま
たは、第一導電型で低抵抗のGaN系結晶層(コンタク
ト層)4を介して、他方の極のオーミック電極3を設け
て、光導電素子とする。これによって、発生したキャリ
アは受光層の厚さ方向に移動し、受光面の汚染や劣化の
影響が軽減される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子の
なかでも光導電素子(フォトコンダクタ)の技術分野に
属するものである。
なかでも光導電素子(フォトコンダクタ)の技術分野に
属するものである。
【0002】
【従来の技術】光導電素子は、受光層(通常、高抵抗層
とされた半導体結晶層)に光励起でキャリアが発生し該
結晶の導電率が変化する現象(光導電効果)を利用して
電流を取出し、受光したことを検出する受光素子であ
る。
とされた半導体結晶層)に光励起でキャリアが発生し該
結晶の導電率が変化する現象(光導電効果)を利用して
電流を取出し、受光したことを検出する受光素子であ
る。
【0003】従来の光導電素子は、図4に示すように、
受光層11の表面を受光面としてその面上に正負両極の
オーミック電極12、13を対向して配置した構成とな
っている。受光対象光Lは、半導体結晶層11を励起し
キャリアを発生させ得る光であって、キャリアの発生に
よって電極間の導電率が変化する。このような構成とし
て、両電極12、13の間に電圧を印加しておくと、受
光対象光が入射したことを電流の変化として検知するこ
とができる。
受光層11の表面を受光面としてその面上に正負両極の
オーミック電極12、13を対向して配置した構成とな
っている。受光対象光Lは、半導体結晶層11を励起し
キャリアを発生させ得る光であって、キャリアの発生に
よって電極間の導電率が変化する。このような構成とし
て、両電極12、13の間に電圧を印加しておくと、受
光対象光が入射したことを電流の変化として検知するこ
とができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような光導電素
子の構造では、発生したキャリアは受光面に沿って電極
間を移動することになる。本発明者等はこのことに問題
点を見いだした。即ち、受光面は、文字通り受光層を形
成する物質の表面または界面であり、また常に強烈なエ
ネルギーの光にさらされることになるから、受光面とそ
の表層には、実使用中に周囲から受ける汚染、入射光に
よる半導体表面の劣化など、界面であることに起因する
種々の品質上の問題がある。従って、受光面に沿ってキ
ャリアが表層を移動する従来の素子構造では、キャリア
の再結合速度が大きく変化し、検出結果の再現性は低く
なり、光検出素子としての信頼性が損なわれることにな
る。
子の構造では、発生したキャリアは受光面に沿って電極
間を移動することになる。本発明者等はこのことに問題
点を見いだした。即ち、受光面は、文字通り受光層を形
成する物質の表面または界面であり、また常に強烈なエ
ネルギーの光にさらされることになるから、受光面とそ
の表層には、実使用中に周囲から受ける汚染、入射光に
よる半導体表面の劣化など、界面であることに起因する
種々の品質上の問題がある。従って、受光面に沿ってキ
ャリアが表層を移動する従来の素子構造では、キャリア
の再結合速度が大きく変化し、検出結果の再現性は低く
なり、光検出素子としての信頼性が損なわれることにな
る。
【0005】一方、集積回路の高密度化に伴い、その微
細な回路パターンを形成するための縮小投影露光装置に
は、より高い解像度でより微細な描画を行なう能力が要
求されている。そのため、描画のためのレーザー源とし
て、KrFエキシマレーザー装置(波長248nm)
や、ArFエキシマレーザー装置(波長193nm)へ
の切り換えが検討されている。
細な回路パターンを形成するための縮小投影露光装置に
は、より高い解像度でより微細な描画を行なう能力が要
求されている。そのため、描画のためのレーザー源とし
て、KrFエキシマレーザー装置(波長248nm)
や、ArFエキシマレーザー装置(波長193nm)へ
の切り換えが検討されている。
【0006】上記のような縮小投影露光装置では、レー
ザー光の一部を受光素子で受け、出力の変動などをモニ
ターしている。前記受光素子としては、Si系半導体材
料を用いたフォトダイオード(PD)が挙げられる。し
かし、レーザー光を、波長248nm、193nmのよ
うな短い波長の強烈なエネルギーを持つ光とすれば、従
来用いられているSi系のPDの劣化は著しくなり、頻
繁に新しいものと交換しなければならない使用状況とな
る。
ザー光の一部を受光素子で受け、出力の変動などをモニ
ターしている。前記受光素子としては、Si系半導体材
料を用いたフォトダイオード(PD)が挙げられる。し
かし、レーザー光を、波長248nm、193nmのよ
うな短い波長の強烈なエネルギーを持つ光とすれば、従
来用いられているSi系のPDの劣化は著しくなり、頻
繁に新しいものと交換しなければならない使用状況とな
る。
【0007】本発明の目的は、上記問題を解決し、受光
面の汚染や劣化の影響を軽減し得る新たな構造を有し、
紫外線にも優れた耐性を有する光導電素子を提供するこ
とである。
面の汚染や劣化の影響を軽減し得る新たな構造を有し、
紫外線にも優れた耐性を有する光導電素子を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光導電素子は、
以下の特徴を有するものである。 (1)GaN系結晶からなる第一導電型のi層を受光層
として少なくとも有し、該受光層の一方の面は受光対象
光が入射する受光面であり、受光層の受光面には、一方
の極のオーミック電極が、受光対象光の入射を可能とす
る態様にて設けられ、受光層の他方の面には、直接的に
または、第一導電型で低抵抗のGaN系結晶層を介し
て、他方の極のオーミック電極が設けられていることを
特徴とする光導電素子。
以下の特徴を有するものである。 (1)GaN系結晶からなる第一導電型のi層を受光層
として少なくとも有し、該受光層の一方の面は受光対象
光が入射する受光面であり、受光層の受光面には、一方
の極のオーミック電極が、受光対象光の入射を可能とす
る態様にて設けられ、受光層の他方の面には、直接的に
または、第一導電型で低抵抗のGaN系結晶層を介し
て、他方の極のオーミック電極が設けられていることを
特徴とする光導電素子。
【0009】(2)一方の極のオーミック電極が、受光
対象光の入射を可能とする様、透明電極として設けられ
ている上記(1)記載の光導電素子。
対象光の入射を可能とする様、透明電極として設けられ
ている上記(1)記載の光導電素子。
【0010】(3)一方の極のオーミック電極が不透明
な電極であって、受光対象光の入射を可能とする様、受
光面に、電極に覆われた電極領域と、電極に覆われてい
ない入射領域が形成されている上記(1)記載の光導電
素子。
な電極であって、受光対象光の入射を可能とする様、受
光面に、電極に覆われた電極領域と、電極に覆われてい
ない入射領域が形成されている上記(1)記載の光導電
素子。
【0011】(4)上記他方の極のオーミック電極が第
一導電型で低抵抗のGaN系結晶層を介して設けられる
態様であって、結晶基板上に、前記低抵抗のGaN系結
晶層、受光層が順に形成され、低抵抗のGaN系結晶層
の上側の面が部分的に露出しており、この露出した面に
他方の極のオーミック電極が設けられている上記(1)
記載の光導電素子。
一導電型で低抵抗のGaN系結晶層を介して設けられる
態様であって、結晶基板上に、前記低抵抗のGaN系結
晶層、受光層が順に形成され、低抵抗のGaN系結晶層
の上側の面が部分的に露出しており、この露出した面に
他方の極のオーミック電極が設けられている上記(1)
記載の光導電素子。
【0012】本発明でいうGaN系結晶とは、式InX
GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦
1、X+Y+Z=1)で決定される化合物半導体であ
る。i層とは、低濃度層の総称であって、n型低濃度層
(ν層と呼ばれn- と書かれる)、またはp型低濃度層
(π層と呼ばれp- と書かれる)を意味する。
GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦
1、X+Y+Z=1)で決定される化合物半導体であ
る。i層とは、低濃度層の総称であって、n型低濃度層
(ν層と呼ばれn- と書かれる)、またはp型低濃度層
(π層と呼ばれp- と書かれる)を意味する。
【0013】
【作用】本発明による光導電素子は、受光を検出するた
めの基本的なメカニズムに関しては、従来の技術で説明
したものと同様であり、光導電効果を利用して電流を取
出し、受光したことを検出するものである。
めの基本的なメカニズムに関しては、従来の技術で説明
したものと同様であり、光導電効果を利用して電流を取
出し、受光したことを検出するものである。
【0014】本発明による光導電素子の重要な特徴は、
受光層の受光面上には片方の極のオーミック電極だけが
設けられ、他方の極のオーミック電極は、受光面の裏面
に直接または他の結晶層(受光層と同じ導電型の高濃度
層)を介して設けられた構成となっている点である。こ
の構成によって、受光対象光の入射によって受光層に生
じたキャリアは、受光面に沿って表層だけを移動するの
ではなく、受光層の厚さ方向に移動する。即ち、キャリ
アの移動経路に対して、表層部分が占める割合が少なく
なっており、逆に、高品質な状態の深層部分が占める割
合が多くなっているために、キャリアの再結合時間はよ
り安定する。
受光層の受光面上には片方の極のオーミック電極だけが
設けられ、他方の極のオーミック電極は、受光面の裏面
に直接または他の結晶層(受光層と同じ導電型の高濃度
層)を介して設けられた構成となっている点である。こ
の構成によって、受光対象光の入射によって受光層に生
じたキャリアは、受光面に沿って表層だけを移動するの
ではなく、受光層の厚さ方向に移動する。即ち、キャリ
アの移動経路に対して、表層部分が占める割合が少なく
なっており、逆に、高品質な状態の深層部分が占める割
合が多くなっているために、キャリアの再結合時間はよ
り安定する。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の光導電素子は、図1
(a)、(b)に示すように、GaN系結晶からなる第
一導電型(同図ではn型)のi層を受光層1として有す
る。受光層1の一方の面は受光対象光Lが入射する受光
面1aである。受光面1aには一方の極のオーミック電
極2が設けられる。該オーミック電極2は、受光対象光
Lが入射し得る態様にて形成される。また、受光層の他
方の面1bには、受光層と同じ導電型で低抵抗のGaN
系結晶層4を介して、他方の極のオーミック電極3が設
けられており、光導電素子を構成している。他方の極の
オーミック電極3は、受光層の他方の面1bに直接設け
られてもよい。以下、他方の極のオーミック電極を設け
るためのGaN系結晶層4を、単に「コンタクト層」と
も呼ぶ。
(a)、(b)に示すように、GaN系結晶からなる第
一導電型(同図ではn型)のi層を受光層1として有す
る。受光層1の一方の面は受光対象光Lが入射する受光
面1aである。受光面1aには一方の極のオーミック電
極2が設けられる。該オーミック電極2は、受光対象光
Lが入射し得る態様にて形成される。また、受光層の他
方の面1bには、受光層と同じ導電型で低抵抗のGaN
系結晶層4を介して、他方の極のオーミック電極3が設
けられており、光導電素子を構成している。他方の極の
オーミック電極3は、受光層の他方の面1bに直接設け
られてもよい。以下、他方の極のオーミック電極を設け
るためのGaN系結晶層4を、単に「コンタクト層」と
も呼ぶ。
【0016】受光対象光の波長範囲は、受光層に用いら
れるGaN系結晶のバンドギャップで決定され、赤色光
(波長656nm付近)よりも短い波長の光となる。こ
の範囲のなかでも、紫外線、特に波長248nm(Kr
Fエキシマレーザー)や、波長193nm(ArFエキ
シマレーザー)などは、強烈なエネルギーを持つ光であ
るために従来の素子にとっては問題が多い。このような
紫外線の受光にGaN系材料を用いることによって、S
i系半導体材料を用いた従来のPDなどに比べて、耐紫
外線性の改善された優れた受光素子が得られる。
れるGaN系結晶のバンドギャップで決定され、赤色光
(波長656nm付近)よりも短い波長の光となる。こ
の範囲のなかでも、紫外線、特に波長248nm(Kr
Fエキシマレーザー)や、波長193nm(ArFエキ
シマレーザー)などは、強烈なエネルギーを持つ光であ
るために従来の素子にとっては問題が多い。このような
紫外線の受光にGaN系材料を用いることによって、S
i系半導体材料を用いた従来のPDなどに比べて、耐紫
外線性の改善された優れた受光素子が得られる。
【0017】受光層の導電型は、第一導電型(即ち、p
型またはn型のいずれか)であればよいが、暗電流を下
げてS/N比を向上させる点からn型低濃度層(ν層)
またはi層とするのが好ましい。受光層のキャリア濃度
は、1×1013cm-3〜1×1017cm-3程度である。
型またはn型のいずれか)であればよいが、暗電流を下
げてS/N比を向上させる点からn型低濃度層(ν層)
またはi層とするのが好ましい。受光層のキャリア濃度
は、1×1013cm-3〜1×1017cm-3程度である。
【0018】受光層の厚さは、限定されないが、光吸収
によって層全体にキャリアを発生させる必要から、0.
1μm〜5μm程度が好ましい。受光層の材料はGaN
系結晶であればよいが、365nmより波長の長い光に
対してはInGaNが好ましく、365nmより波長の
短い紫外線に対してはGaNまたはAlGaNが好まし
い。
によって層全体にキャリアを発生させる必要から、0.
1μm〜5μm程度が好ましい。受光層の材料はGaN
系結晶であればよいが、365nmより波長の長い光に
対してはInGaNが好ましく、365nmより波長の
短い紫外線に対してはGaNまたはAlGaNが好まし
い。
【0019】両電極は、光導電効果による抵抗の変動を
より高感度に検出するためオーミック電極である。オー
ミック電極とは、金属−半導体の接触が整流特性を示さ
ず(印加する電圧の向きにかかわらずに)、接触抵抗が
ほとんど無視できる状態のものであって、例えば、S.
M.Sze著(南日康夫ら訳),“半導体デバイス”,
産業図書(初版第3刷、163頁)の記載が参照され
る。
より高感度に検出するためオーミック電極である。オー
ミック電極とは、金属−半導体の接触が整流特性を示さ
ず(印加する電圧の向きにかかわらずに)、接触抵抗が
ほとんど無視できる状態のものであって、例えば、S.
M.Sze著(南日康夫ら訳),“半導体デバイス”,
産業図書(初版第3刷、163頁)の記載が参照され
る。
【0020】受光面に形成されるオーミック電極は、受
光対象光が受光層に入射し得る様に形成する。このよう
な電極としては、例えば、図1(a)に示すような透明
電極が挙げられる。また、図1(b)に示すように、不
透明な電極であっても、受光面1aに電極に覆われてい
ない入射領域を設けて受光対象光Lの入射量を必要量以
上確保し、入射領域と電極に覆われた電極領域とのバラ
ンスを考慮すればよい。
光対象光が受光層に入射し得る様に形成する。このよう
な電極としては、例えば、図1(a)に示すような透明
電極が挙げられる。また、図1(b)に示すように、不
透明な電極であっても、受光面1aに電極に覆われてい
ない入射領域を設けて受光対象光Lの入射量を必要量以
上確保し、入射領域と電極に覆われた電極領域とのバラ
ンスを考慮すればよい。
【0021】受光面に設けられるオーミック電極は、受
光層がn型低濃度層の場合、透明電極としてAu(厚さ
50nm)/Ti(厚さ100nm)などが挙げられ、
不透明電極としてAu(厚さ1μm)/Ti(厚さ10
0nm)などが挙げられる。また、受光層がp型低濃度
層の場合、透明電極としてAu(厚さ50nm)/Ni
(厚さ100nm)などが挙げられ、不透明電極として
Au(厚さ500nm/Ni(厚さ100nm)などが
挙げられる。ここで、低キャリア濃度の場合、オーミッ
クコンタクトが取り難くなる現実的な問題がある。これ
を解決するためには、オーミックコンタクトを取る為の
層(オーミックコンタクト用層と呼ぶ)として、自由電
子(または正孔)濃度1×1018cm-3、厚さ10nm
〜50nm程度の層を、受光層と電極との間に入れるこ
とが好ましい。従来のように受光面上に一対の電極が形
成され受光面に沿って電流が流れるタイプでは、オーミ
ックコンタクト用層を電極間で切断分離しなければなら
ないが、本発明では、このような層が設けられたままで
よい。
光層がn型低濃度層の場合、透明電極としてAu(厚さ
50nm)/Ti(厚さ100nm)などが挙げられ、
不透明電極としてAu(厚さ1μm)/Ti(厚さ10
0nm)などが挙げられる。また、受光層がp型低濃度
層の場合、透明電極としてAu(厚さ50nm)/Ni
(厚さ100nm)などが挙げられ、不透明電極として
Au(厚さ500nm/Ni(厚さ100nm)などが
挙げられる。ここで、低キャリア濃度の場合、オーミッ
クコンタクトが取り難くなる現実的な問題がある。これ
を解決するためには、オーミックコンタクトを取る為の
層(オーミックコンタクト用層と呼ぶ)として、自由電
子(または正孔)濃度1×1018cm-3、厚さ10nm
〜50nm程度の層を、受光層と電極との間に入れるこ
とが好ましい。従来のように受光面上に一対の電極が形
成され受光面に沿って電流が流れるタイプでは、オーミ
ックコンタクト用層を電極間で切断分離しなければなら
ないが、本発明では、このような層が設けられたままで
よい。
【0022】受光面に設けられるオーミック電極の形成
パターンは、透明電極の場合には、受光面の一部でも全
面でもよい。また、不透明電極の場合には、電極に覆わ
れた電極領域と、電極に覆われていない入射領域を形成
する。例えば、クシ型や格子状などの電極パターンが挙
げられる。
パターンは、透明電極の場合には、受光面の一部でも全
面でもよい。また、不透明電極の場合には、電極に覆わ
れた電極領域と、電極に覆われていない入射領域を形成
する。例えば、クシ型や格子状などの電極パターンが挙
げられる。
【0023】他方のオーミック電極は、上記したよう
に、受光層の裏面に直接設けるか、またはコンタクト層
を介して設ける。受光層の薄さを補う点からは、後者の
態様が好ましく、またその場合でも、図1(a)、
(b)のように、最初の基礎となる結晶基板5上に、コ
ンタクト層4、受光層1を順に成長させた積層体とする
のが好ましい。結晶基板とコンタクト層との間には、必
要に応じてさらに他のGaN系結晶層を設けてもよい。
結晶基板5がサファイア基板のような絶縁体であるなら
ば、図1のようにコンタクト層4の上側の面を露出さ
せ、その露出面に他方のオーミック電極を設けるのが好
ましい態様となる。
に、受光層の裏面に直接設けるか、またはコンタクト層
を介して設ける。受光層の薄さを補う点からは、後者の
態様が好ましく、またその場合でも、図1(a)、
(b)のように、最初の基礎となる結晶基板5上に、コ
ンタクト層4、受光層1を順に成長させた積層体とする
のが好ましい。結晶基板とコンタクト層との間には、必
要に応じてさらに他のGaN系結晶層を設けてもよい。
結晶基板5がサファイア基板のような絶縁体であるなら
ば、図1のようにコンタクト層4の上側の面を露出さ
せ、その露出面に他方のオーミック電極を設けるのが好
ましい態様となる。
【0024】コンタクト層は、受光層と同じ導電型と
し、低抵抗、即ち、キャリア濃度を1×1017cm-3〜
1×1019cm-3程度とするのが好ましい。コンタクト
層の厚さは、受光層の結晶性を確保する点から1.0μ
m〜5.0μm程度とするのが好ましい。
し、低抵抗、即ち、キャリア濃度を1×1017cm-3〜
1×1019cm-3程度とするのが好ましい。コンタクト
層の厚さは、受光層の結晶性を確保する点から1.0μ
m〜5.0μm程度とするのが好ましい。
【0025】受光層とコンタクト層の材料の組合わせ例
は数多く存在するが、(受光層の材料/コンタクト層の
材料)と表記し例を挙げると、(n- −GaN/n+ −
GaN)、(n- −AlGaN/n+ −GaN)、(n
- −AlGaN/n+ −AlGaN)、(n- −InG
aN/n+ −GaN)、(n- −GaN/n+ −AlG
aN)などが挙げられる。
は数多く存在するが、(受光層の材料/コンタクト層の
材料)と表記し例を挙げると、(n- −GaN/n+ −
GaN)、(n- −AlGaN/n+ −GaN)、(n
- −AlGaN/n+ −AlGaN)、(n- −InG
aN/n+ −GaN)、(n- −GaN/n+ −AlG
aN)などが挙げられる。
【0026】結晶基板は、GaN系結晶が成長可能なも
のであればよい。例えば、従来からGaN系結晶を成長
させる際に汎用されているサファイア、水晶、SiC等
を用いてもよい。なかでも、サファイアのC面、A面、
6H−SiC基板、特にC面サファイア基板が好まし
い。またこれら材料の表面に、GaN系結晶との格子定
数や熱膨張係数の違いを緩和するためのZnO、MgO
やAlN等のバッファ層を設けたものであっても良い。
のであればよい。例えば、従来からGaN系結晶を成長
させる際に汎用されているサファイア、水晶、SiC等
を用いてもよい。なかでも、サファイアのC面、A面、
6H−SiC基板、特にC面サファイア基板が好まし
い。またこれら材料の表面に、GaN系結晶との格子定
数や熱膨張係数の違いを緩和するためのZnO、MgO
やAlN等のバッファ層を設けたものであっても良い。
【0027】図1に示す態様の場合、素子全体の形状
は、直方体や円柱を、図2(a)のように1方向にのみ
階段状となるよう組合わせた形状であっても、図2
(b)のように全方向に階段状となるよう組合わせた形
状であってもよく、製造が容易である点や、特性上好ま
しい点などから、適宜選択してよい。また、図2(b)
の場合には、コンタクト層4上面に設ける電極3は、素
子の外周を取り巻くように設けても、部分的に設けても
よい。
は、直方体や円柱を、図2(a)のように1方向にのみ
階段状となるよう組合わせた形状であっても、図2
(b)のように全方向に階段状となるよう組合わせた形
状であってもよく、製造が容易である点や、特性上好ま
しい点などから、適宜選択してよい。また、図2(b)
の場合には、コンタクト層4上面に設ける電極3は、素
子の外周を取り巻くように設けても、部分的に設けても
よい。
【0028】
【実施例】実施例1 本実施例では、図1(a)に示す電極の態様と、図2
(b)に示す素子の形状とを有する光導電素子を製作し
た。サファイアC面基板5上にGaNバッファ層(図示
せず)を介して、n−GaN層(厚さ3μm、ドーパン
トSi、キャリア濃度1×1018cm-3)を成長させて
コンタクト層4とし、その上にn- −GaN層(厚さ3
μm、ドーパントSi、キャリア濃度1×1015c
m-3)を成長させて受光層とし、更に、n−GaN層
(厚さ50nm、ドーパントSi、キャリア濃度1×1
018cm-3)を成長させてオーミックコンタクト用層
(図示せず)とした。
(b)に示す素子の形状とを有する光導電素子を製作し
た。サファイアC面基板5上にGaNバッファ層(図示
せず)を介して、n−GaN層(厚さ3μm、ドーパン
トSi、キャリア濃度1×1018cm-3)を成長させて
コンタクト層4とし、その上にn- −GaN層(厚さ3
μm、ドーパントSi、キャリア濃度1×1015c
m-3)を成長させて受光層とし、更に、n−GaN層
(厚さ50nm、ドーパントSi、キャリア濃度1×1
018cm-3)を成長させてオーミックコンタクト用層
(図示せず)とした。
【0029】受光面1a上に、オーミックコンタクト用
層を介して、透明オーミック電極Al(厚さ50nm)
/Ti(厚さ50nm)を形成し、中央部を残して外周
縁をRIEによって深さ2.2μmだけエッチングして
コンタクト層4を露出させ、露出面上にオーミック電極
としてAl(厚さ500nm)/Ti(厚さ10nm)
を形成し、光導電素子を得た。
層を介して、透明オーミック電極Al(厚さ50nm)
/Ti(厚さ50nm)を形成し、中央部を残して外周
縁をRIEによって深さ2.2μmだけエッチングして
コンタクト層4を露出させ、露出面上にオーミック電極
としてAl(厚さ500nm)/Ti(厚さ10nm)
を形成し、光導電素子を得た。
【0030】受光対象光として450nmより短い種々
の波長の光を照射し、受光感度を調べたところ、図3の
グラフ図に実線で描いた曲線で示すように、365n
m付近から立ち上がり、それ以下の短い波長の光に対し
てフラットな特性を有することがわかった。
の波長の光を照射し、受光感度を調べたところ、図3の
グラフ図に実線で描いた曲線で示すように、365n
m付近から立ち上がり、それ以下の短い波長の光に対し
てフラットな特性を有することがわかった。
【0031】実施例2 本実施例では、受光層の材料をAl0.1 Ga0.9 Nと
し、受光層上に設けるオーミック電極の態様を図1
(b)に示す不透明電極とした以外は、実施例1と同様
に素子を形成した。受光層上のオーミック電極は、Al
(厚さ2μm)/Ti(厚さ2μm)とした。また、受
光面上に描かれた電極のパターンは、1本の帯状導体を
幹線としてそこから多数の帯状導体が分枝した「くし
形」電極とした。
し、受光層上に設けるオーミック電極の態様を図1
(b)に示す不透明電極とした以外は、実施例1と同様
に素子を形成した。受光層上のオーミック電極は、Al
(厚さ2μm)/Ti(厚さ2μm)とした。また、受
光面上に描かれた電極のパターンは、1本の帯状導体を
幹線としてそこから多数の帯状導体が分枝した「くし
形」電極とした。
【0032】実施例1と同様に受光感度を調べたとこ
ろ、図3のグラフ図に破線で描いた曲線で示すよう
に、340nm付近から立ち上がり、それ以下の短い波
長の光に対してフラットな特性を有することがわかっ
た。
ろ、図3のグラフ図に破線で描いた曲線で示すよう
に、340nm付近から立ち上がり、それ以下の短い波
長の光に対してフラットな特性を有することがわかっ
た。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導電素
子は、発生したキャリアが受光層の厚さ方向に移動する
構造であるから、受光面付近の汚染や劣化などの結晶状
態が、感度に対して大きな影響を与えない。また、Ga
N系結晶を用いた受光素子であるから、Si系半導体材
料を用いた従来のPDなどに比べて、耐紫外線性の改善
された優れた受光素子となっている。
子は、発生したキャリアが受光層の厚さ方向に移動する
構造であるから、受光面付近の汚染や劣化などの結晶状
態が、感度に対して大きな影響を与えない。また、Ga
N系結晶を用いた受光素子であるから、Si系半導体材
料を用いた従来のPDなどに比べて、耐紫外線性の改善
された優れた受光素子となっている。
【図1】本発明による光導電素子の構造例を示す断面図
である。同図(a)は透明電極の態様、同図(b)は不
透明電極の態様を示している。ハッチングは、識別のた
め電極にのみ施している。
である。同図(a)は透明電極の態様、同図(b)は不
透明電極の態様を示している。ハッチングは、識別のた
め電極にのみ施している。
【図2】本発明による光導電素子全体の形状例を示す斜
視図である。
視図である。
【図3】実施例1、2で作製した受光素子の、受光感度
の特性を示すグラフ図であり、照射した光の波長と、受
光感度との関係を示している。実線で描いた曲線は実
施例1を示し、破線で描いた曲線は実施例2を示して
いる。受光感度を示す縦軸は任意目盛である。
の特性を示すグラフ図であり、照射した光の波長と、受
光感度との関係を示している。実線で描いた曲線は実
施例1を示し、破線で描いた曲線は実施例2を示して
いる。受光感度を示す縦軸は任意目盛である。
【図4】従来の光導電素子の構造を示す模式図である。
1 受光層 1a 受光面 1b 受光層の他方の面 2 一方の極のオーミック電極 3 他方の極のオーミック電極 4 コンタクト層 5 結晶基板
フロントページの続き (72)発明者 岡川 広明 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 大内 洋一郎 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 湖東 雅弘 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 平松 和政 三重県四日市市芝田1丁目4番22号 (72)発明者 濱村 寛 神奈川県相模原市麻溝台1丁目10番1号 株式会社ニコン相模原製作所内 (72)発明者 清水 澄人 東京都品川区西大井1丁目6番3号 株式 会社ニコン大井製作所内 Fターム(参考) 5F088 AA11 AB07 BA13 BB10 FA05 GA02 GA03 LA05
Claims (4)
- 【請求項1】 GaN系結晶からなる第一導電型のi層
を受光層として少なくとも有し、該受光層の一方の面は
受光対象光が入射する受光面であり、 受光層の受光面には、一方の極のオーミック電極が、受
光対象光の入射を可能とする態様にて設けられ、 受光層の他方の面には、直接的にまたは、第一導電型で
低抵抗のGaN系結晶層を介して、他方の極のオーミッ
ク電極が設けられていることを特徴とする光導電素子。 - 【請求項2】 一方の極のオーミック電極が、受光対象
光の入射を可能とする様、透明電極として設けられてい
る請求項1記載の光導電素子。 - 【請求項3】 一方の極のオーミック電極が不透明な電
極であって、受光対象光の入射を可能とする様、受光面
に、電極に覆われた電極領域と、電極に覆われていない
入射領域が形成されている請求項1記載の光導電素子。 - 【請求項4】 上記他方の極のオーミック電極が第一導
電型で低抵抗のGaN系結晶層を介して設けられる態様
であって、結晶基板上に、前記低抵抗のGaN系結晶
層、受光層が順に形成され、低抵抗のGaN系結晶層の
上側の面が部分的に露出しており、この露出した面に他
方の極のオーミック電極が設けられている請求項1記載
の光導電素子。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10265516A JP2000101105A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 光導電素子 |
KR1020017003491A KR20010079856A (ko) | 1998-09-18 | 1999-09-13 | 반도체 수광소자 |
US09/787,502 US6734515B1 (en) | 1998-09-18 | 1999-09-13 | Semiconductor light receiving element |
PCT/JP1999/004993 WO2000017941A1 (fr) | 1998-09-18 | 1999-09-13 | Photodetecteur a semi-conducteur |
EP99943316A EP1115161A4 (en) | 1998-09-18 | 1999-09-13 | SEMICONDUCTOR PHOTODETECTOR |
TW088115885A TW445655B (en) | 1998-09-18 | 1999-09-15 | Semiconductor light receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10265516A JP2000101105A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 光導電素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000101105A true JP2000101105A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17418247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10265516A Pending JP2000101105A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 光導電素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000101105A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013188208A1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-19 | Helava Systems, Inc. | Optically controlled power devices |
WO2019142763A1 (ja) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | パナソニック株式会社 | 半導体受光素子、及び、半導体リレー |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10265516A patent/JP2000101105A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013188208A1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-19 | Helava Systems, Inc. | Optically controlled power devices |
WO2019142763A1 (ja) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | パナソニック株式会社 | 半導体受光素子、及び、半導体リレー |
JPWO2019142763A1 (ja) * | 2018-01-22 | 2021-01-07 | パナソニック株式会社 | 半導体受光素子、及び、半導体リレー |
US11329175B2 (en) | 2018-01-22 | 2022-05-10 | Panasonic Holdings Corporation | Semiconductor light receiving element and semiconductor relay |
JP7109482B2 (ja) | 2018-01-22 | 2022-07-29 | パナソニックホールディングス株式会社 | 半導体受光素子、及び、半導体リレー |
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