半導体紫外線受光素子の製造方法
【課題】半導体紫外線受光素子の製造を容易にする。
【解決手段】 半導体紫外線受光素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、前記ショットキー電極と対をなすオーミック電極を形成する工程とを有する。
【解決手段】 半導体紫外線受光素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、前記ショットキー電極と対をなすオーミック電極を形成する工程とを有する。
【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、半導体紫外線受光素子の製造を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、半導体紫外線受光素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、前記ショットキー電極と対をなすオーミック電極を形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体紫外線受光素子の製造を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】単結晶基板上に成長させたＺｎＯ層の成長面の極性とエッチング速度との関係を示すグラフである。
【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】本発明の実施例によるＭｇＯ層のパターニング例を表す概略平面図である。
【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９】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。
【図１０】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】
【００１２】
図１は、単結晶基板上に成長させたＺｎＯ層の成長面の極性とエッチング速度との関係を示す表である。
【００１３】
＋ｃ成長した（成長面がＺｎ面の）ＺｎＯ膜と−ｃ成長した（成長面がＯ面の）ＺｎＯ膜とをそれぞれ３種類のエッチャントを用いてエッチングを行った場合の、エッチング速度を調べた。エッチャントとしては、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）、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）、４％の塩酸を用いた。
【００１４】
エッチャントとして王水を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約１２０ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２０μｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約１６０倍以上も速いことが分かった。
【００１５】
エッチャントとしてＥＤＴＡ−２Ｎａ:ＥＤＡ=１０:１混合溶液を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約１２ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約３００ｎｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約２５倍以上も速いことが分かった。
【００１６】
エッチャントとして４％塩酸を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２０ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２５０ｎｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約１２．５倍以上も速いことが分かった。
【００１７】
以上のように、エッチャントとして、酸性溶液を用いた場合でもアルカリ性溶液を用いた場合でも、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いことが分かった。なお、これは成長面の極性（＋ｃ、−ｃ）により化学的特性が大きく異なるためと考えられる。
【００１８】
以上の結果から、ＺｎＯ系半導体膜をエッチング処理によって除去する工程において、除去したい部分に、犠牲層としてＺｎＯ系半導体膜を−ｃ成長させることにより、簡便なプロセスで素子形成が可能となる。
【００１９】
以下、実施例として、絶縁性基板上に、ＺｎＯ系半導体膜を＋ｃ成長させるとともに、一部に犠牲層としてＺｎＯ系半導体膜を−ｃ成長させ、該−ｃ成長させたＺｎＯ系半導体膜のみをエッチング除去して、絶縁性基板を露出させる工程を含む紫外線受光素子の製造方法を説明する。
【００２０】
なお、本明細書において、＋ｃ成長とは成長面が＋ｃ極性（ＺｎＯの場合は、Ｚｎ面）であるエピタキシャル成長を示し、−ｃ成長とは成長面が−ｃ極性（ＺｎＯの場合は、Ｏ面）であるエピタキシャル成長を示す。
【００２１】
また、本明細書において、Ｍｇ組成ｘ（又はｙ、以下同じ）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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
Ｍｇ組成は、成長温度、Ｍｇフラックス量、Ｏラジカル量、ＶＩ／ＩＩ比により、所望の値に制御可能である。Ｍｇ組成は、Ｍｇフラックス、Ｏラジカル量（Ｏ２流量、ＲＦパワー）、成長温度（Ｚｎ付着係数）に依存する。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。
【００２５】
図２（Ａ）〜図３（Ｄ）は、本発明の第１の実施例による受光素子１００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第１の実施例では、サファイアである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示すように、ｃ面サファイア基板１の＋ｃ面上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ（１１１）層２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ（１１１）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。
【００２７】
ＭｇＯ（１１１）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）で成長させる極性反転（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。
【００２８】
なお、極性反転（極性制御）層としては、ＣｒＮ（１１１）層もしくはＡｌＮ（１１１）層を形成してもよい。
【００２９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ１１を形成する。レジストパターンＲＰ１１は、後の工程で＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４が成長される領域（＋ｃ成長領域）ＧＲ１を覆い、後の工程で−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４ｓが成長される領域（−ｃ成長領域）ＧＲ２を露出する開口を有する。
【００３０】
レジストパターンＲＰ１１をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液でＭｇＯ（１１１）層２をエッチングして、図２（Ｂ）に示すように、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。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（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）混合溶液等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ＲＰ１１を除去して洗浄を行う。
【００３１】
図４は、ＭｇＯ（１１１）層２のパターニング例を表す概略平面図である。図中、ハッチングを施した領域はＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域（図２の領域ＧＲ１に相当）であり、その他の領域はサファイア基板１の表面が露出している領域（図２の領域ＧＲ２に相当）である。
【００３２】
ＭｇＯ（１１１）層２のパターンの一例として、図４（Ａ）に示すように、垂直方向に延在する複数列のＭｇＯ（１１１）層２と各ＭｇＯ（１１１）層２の列間に露出したサファイア基板１の表面がストライプ状になったものが考えられる。
【００３３】
また、図４（Ｂ）に示すように、ＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域とサファイア基板１の表面が露出している領域とが市松模様に配列しているパターンや、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、４つのＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域を一組として、各組の中心部に、例えば、円形のサファイア基板１の表面が露出している領域を配置するようにしても良い。なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すパターンは、後述の第２の実施例によるＭｇＯ（１１１）層２及び第３及び第４の実施例によるＭｇＯ（１００）層３２のパターンとしても用いることができる。また、ＭｇＯ（１１１）層２及びＭｇＯ（１００）層３２のパターンはこれに限るものではない。
【００３４】
図２（Ｃ）に戻り、ＭｇＯ（１１１）層２のパターンを備えたサファイア基板１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及びＺｎＯバッファー層（犠牲層）３ｓを厚さ約３０ｎｍ程度成長させる。ＺｎＯバッファー層３、３ｓ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、３ｓ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。なお、ＺｎＯバッファー層３ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３５】
なお、ＺｎＯバッファー層３の形成前に、ＭｇＯ（１１１）層２のパターンを備えたサファイア基板１上に、再度ＭｇＯ層２を約１ｎｍ成長させるようにしても良い。
【００３６】
次に、図２（Ｄ）に示すように、ＺｎＯバッファー層３、３ｓ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ＭｇＺｎＯ層４、ｎ型ＭｇＺｎＯ層（犠牲層）４ｓを厚さ約１〜４μｍ成長させる。ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。なお、＋ｃ成長と−ｃ成長とでは、成長温度により成長速度が異なるので、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓの厚さは異なるものとなる。また、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３７】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ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）層５、アンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）５ｓを例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。なお、＋ｃ成長と−ｃ成長とでは、成長温度により成長速度が異なるので、アンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓの厚さは異なるものとなる。また、アンドープＭｇＺｎＯ層５ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３８】
なお、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４のＭｇ組成をアンドープＭｇＺｎＯ層５のＭｇ組成よりも高く設定することで、後の図３（Ａ）に示すエッチング工程において、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４をエッチングのストッパー層として用いることができる。
【００３９】
第１の実施例による受光素子１００をＵＶ−Ａ用とする場合は、例えば、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５のＭｇ組成（ｙ）を０に設定する。この場合のアンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ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。
【００４０】
また、第１の実施例による受光素子１００をＵＶ−Ｂ用とする場合は、例えば、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。
【００４１】
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）、成長温度（Ｚｎ付着係数）に依存する。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、＋ｃ成長においては、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。
【００４２】
次に、図２（Ｅ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ（犠牲層３ｓ〜５ｓ）をエッチング除去して、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。
【００４３】
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混合溶液等を用いることができる。その後、洗浄を行う。なお、この時、図２（Ｂ）に示すレジストパターンＲＰ１１と同様のレジストパターンを形成してからエッチング処理を行っても良い。
【００４４】
次に、図３（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層５及び露出しているサファイア基板１上に、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。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。なお、エッチャントは、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、ＨＦ、ＥＤＴＡ溶液、バッファードＨＦ、ＥＤＴＡ−２Ｎａ:ＥＤＡ混合溶液等を用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ１２を除去して洗浄を行う。
【００４５】
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、有機物電極（ショットキー電極）８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。
【００４６】
有機物電極８は、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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２（Ｅ）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。
【００４７】
次に、図３（Ｃ）に示すように、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。なお、オーミック電極７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９の方を、単にワイヤーボンディング用金属電極９と呼ぶこととする。
【００４８】
オーミック電極７の形成領域と、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１０ｎｍのＴｉ層７ａ、９ａを形成し、Ｔｉ層７ａ、９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂ、９ｂを積層して、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を同時形成する。
【００４９】
オーミック電極７は、図３（Ａ）のエッチング工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極９は、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面上の有機物電極８の縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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８を覆い、さらに、図２（Ｅ）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。
【００５０】
ワイヤーボンディング用金属電極９は、有機物電極８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８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９ａ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。
【００５１】
有機物電極８が、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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９が導電性ＺｎＯ層３〜５と接触する短絡が防止されている。
【００５２】
次に、図３（Ｄ）に示すように、レーザスクライブ、ダイシングなどを用いて、素子分離を行う。このようにして、第１の実施例による受光素子１００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の実施例による受光素子１００をステム上に接合して、第１の実施例による受光装置を作製することができる。
【００５３】
図５（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本発明の第２の実施例による受光素子２００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、サファイアである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。第２の実施例による半導体紫外線受光素子２００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。
【００５４】
まず、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１の実施例と同様に、サファイア基板１上に、ＭｇＯ層２、ＺｎＯバッファー層３、３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓを成長させる。その後、図５（Ａ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ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）層２５、２５ｓを例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２５ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０６〜０．１ｎｍ／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、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５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。
【００５５】
本実施例では、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５は、後に、ＵＶ−Ｂ用の受光素子部分ＬＳＢ（図６（Ｃ））を構成するので、Ｍｇ組成（ｘ）を０．３７に設定する。この場合のアンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５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。
【００５６】
次に、図５（Ｂ）に示すように、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及び犠牲層２５ｓ上に、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２６ｓ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）層２６を例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層２６、２６ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。
【００５７】
本実施例では、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層２６は、後に、ＵＶ−Ａ用の受光素子部分ＬＳＡ（図６（Ｃ））を構成するので、Ｍｇ組成（ｙ）を０に設定する。この場合のアンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層２６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。
【００５８】
なお、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４のＭｇ組成をアンドープＭｇＺｎＯ層２５のＭｇ組成よりも高く設定することで、後の図６（Ａ）に示すエッチング工程において、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４をエッチングのストッパー層として用いることができる。また、上述のように、アンドープＭｇＺｎＯ層２５のＭｇ組成は、アンドープＭｇＺｎＯ層２６のＭｇ組成よりも高く設定されるので、後の図５（Ｄ）に示すエッチング工程において、アンドープＭｇＺｎＯ層２５をエッチングのストッパー層として用いることができる。
【００５９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第１の実施例と同様の手法で、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ（犠牲層３ｓ、４ｓ、２５ｓ、２６ｓ）をエッチング除去して、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲層（ＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。
【００６０】
次に、図５（Ｄ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２６及び露出しているサファイア基板１上に、レジストパターンＲＰ２１を形成する。レジストパターンＲＰ２１は、後の工程で受光素子部分ＬＳＡのオーミック電極７が配置される領域上方のアンドープＭｇＺｎＯ層２６を露出する開口及び受光素子部分ＬＳＢとなる領域のアンドープＭｇＺｎＯ層２６を露出する開口を有する。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アンドープＭｇＺｎＯ層２６をエッチングして、受光素子部分ＬＳＡにおいてアンドープＭｇＺｎＯ層２５の一部を露出させるとともに、受光素子部分ＬＳＢにおいてアンドープＭｇＺｎＯ層２６を全て除去してアンドープＭｇＺｎＯ層２５を露出させる。なお、エッチャントは、他のエッチング処理と同様のものを用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ２１を除去して洗浄を行う。
【００６１】
次に、図６（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２５、２６及び露出しているサファイア基板１上に、レジストパターンＲＰ２２を形成する。レジストパターンＲＰ２２は、後の工程で受光素子部分ＬＳＡのオーミック電極７が配置される領域を露出する開口及び受光素子部分ＬＳＢのオーミック電極７が配置される領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ２２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２６及び２５の一部をエッチングして、オーミック電極７が配置される領域のｎ型ＭｇＺｎＯ層４を露出させる。なお、エッチャントは、他のエッチング処理と同様のものを用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ２２を除去して洗浄を行う。
【００６２】
次に、図６（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、有機物電極（ショットキー電極）８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。
【００６３】
有機物電極８は、アンドープＭｇＺｎＯ層２５又は２６の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層５（及び２６）、ｎ型ＭｇＺｎＯ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５（Ｃ）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。
【００６４】
次に、図６（Ｃ）に示すように、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。なお、オーミック電極７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９の方を、単にワイヤーボンディング用金属電極９と呼ぶこととする。
【００６５】
オーミック電極７の形成領域と、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１０ｎｍのＴｉ層７ａ、９ａを形成し、Ｔｉ層７ａ、９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂ、９ｂを積層して、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を同時形成する。
【００６６】
オーミック電極７は、図６（Ａ）のエッチング工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極９は、アンドープＭｇＺｎＯ層２５又は２６の上面上の有機物電極８の縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層２５（及び２６）、ｎ型ＭｇＺｎＯ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８を覆い、さらに、図５（Ｃ）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。
【００６７】
ワイヤーボンディング用金属電極９は、有機物電極８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８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９ａ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。
【００６８】
有機物電極８が、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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９が導電性ＺｎＯ層３、４、２５、２６と接触する短絡が防止されている。
【００６９】
このようにして、第２の実施例による受光素子２００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の実施例による受光素子２００をステム上に接合して、第２の実施例による受光装置を作製することができる。
【００７０】
以上のようにして作製された第２の実施例による半導体紫外線受光素子２００は、図６（Ｃ）に示すように、Ｍｇ組成（ｘ）の高いＭｇｘＺｎ１-ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５とする受光素子部分ＬＳＢと、受光半導体層をＭｇ組成（ｙ）の低いＭｇｙＺｎ１-ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６とする受光素子部分ＬＳＡとを有する。
【００７１】
受光素子部分ＬＳＡは、例えば、波長４００ｎｍ以下の紫外線に受光感度があるように設定し、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）及びＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適するようにする。
【００７２】
一方、受光素子部分ＬＳＢは、Ｍｇ組成を受光素子部分ＬＳＡよりも高く設定し、例えば、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ようにして、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適するようにする。
【００７３】
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成分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。このように、第１の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。
【００７４】
図７（Ａ）〜図８（Ｄ）は、本発明の第３の実施例による受光素子３００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第３の実施例では、ＺｎＯである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。絶縁性Ｚｎ（＋ｃ）面ＺｎＯ（０００１）基板を用いる場合は、第１及び第２の実施例で用いたサファイア基板とは逆に、極性反転（極性制御）層がない場合は＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層が成長し、極性反転（極性制御）層がある場合に−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層（犠牲層）が成長する。
【００７５】
まず、図７（Ａ）に示すように、絶縁性Ｚｎ（＋ｃ）面ＺｎＯ（０００１）基板３１上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ（１００）層３２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ層３２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。
【００７６】
ＭｇＯ（１００）層３２は、＋ｃ面ＺｎＯ基板３１上に形成され、その上に成長させるＺｎＯ系半導体層をＯ極性面（−ｃ面）とする極性反転（極性制御）層となる。
【００７７】
次に、図７（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ３１を形成する。レジストパターンＲＰ３１は、後の工程で＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４が成長される領域を露出する開口を有するとともに、−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層（犠牲層）４ｓが成長される領域を覆って形成される。
【００７８】
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でＭｇＯ（１００）層３２をエッチングして、図７（Ｂ）に示すように、ＺｎＯ基板３１を露出させる。なお、エッチャントとしては他の実施例と同様のもの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ＲＰ３１を除去して洗浄を行う。
【００７９】
次に、図７（Ｃ）に示すように、ＭｇＯ（１００）層３２のパターンを備えたＺｎＯ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３３、３３ｓを厚さ約３０ｎｍ成長させる。ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓの成長条件は、第１の実施例によるＺｎＯバッファー層３と同様である。
【００８０】
次に、図７（Ｄ）に示すように、第１の実施例と同様に、ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓ上に、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓを成長させる。
【００８１】
次に、図７（Ｅ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＭｇＯ層３２及びＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ（犠牲層３３ｓ、４ｓ、５ｓ）をエッチング除去して、ＺｎＯ基板３１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。なお、このとき、図７（Ｅ）に破線で示すように、ＭｇＯ層３２の一部がＭｇＯ層３２ｒとして残留する場合があるが、ＭｇＯ層３２ｒは絶縁性であるので問題はない。
【００８２】
その後、図８（Ａ）のオーミック電極形成領域露出工程（エッチング工程）、図８（Ｂ）の有機物電極形成工程、図８（Ｃ）の電極形成工程及び図８（Ｄ）の素子分離工程を経て、第３の実施例による受光素子３００が作製される。図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程は図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１の実施例と実質的に同一の工程であるので、その説明を省略する。なお、この第３の実施例では、ＭｇＯ層３２ｒが残存して基板３１が露出していない場合が考えられるが、その場合には、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、有機物電極８及びＴｉ層９ａはＭｇＯ層３２ｒ上に形成される。その他の構成及び製造工程は、第１の実施例と同様である。
【００８３】
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３００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。
【００８４】
図９（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、本発明の第４の実施例による受光素子４００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第４の実施例では、第３の実施例と同様にＺｎＯである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。また、第２の実施例と同様に、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。
【００８５】
まず、第３の実施例による図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示す工程と同様に、図９（Ａ）に示すように、ＭｇＯ（１００）層３２のパターンを備えたＺｎＯ基板３１上に、ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓを成長させる。なお、図７（Ｄ）に示す工程におけるアンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓは成長させない。
【００８６】
次に、第２の実施例による図５（Ａ）〜図５（Ｂ）に示す工程と同様に、図９（Ｂ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ上に、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２５ｓ、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２６ｓを形成する。
【００８７】
次に、図９（Ｃ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＭｇＯ層３２及びＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ（犠牲層３３ｓ、４ｓ、２５ｓ、２６ｓ）をエッチング除去して、ＺｎＯ基板３１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。なお、このとき、図９（Ｃ）に破線で示すように、ＭｇＯ層３２の一部がＭｇＯ層３２ｒとして残留する場合があるが、ＭｇＯ層３２ｒは絶縁性であるので問題はない。
【００８８】
その後、図９（Ｄ）及び図１０（Ａ）のオーミック電極形成領域露出工程（エッチング工程）、図１０（Ｂ）の有機物電極形成工程、図１０（Ｃ）の電極形成工程を経て、第４の実施例による受光素子４００が作製される。図９（Ｄ）〜図１０（Ｃ）に示す工程は図５（Ｄ）〜図６（Ｃ）に示す第２の実施例と実質的に同一の工程であるので、その説明を省略する。なお、この第４の実施例では、ＭｇＯ層３２ｒが残存して基板３１が露出していない場合が考えられるが、その場合には、図９（Ｄ）〜図１０（Ｃ）に示すように、有機物電極８及びＴｉ層９ａはＭｇＯ層３２ｒ上に形成される。その他の構成及び製造工程は、第２の実施例と同様である。
【００８９】
以上、本発明の第１及び第２の実施例によれば、サファイア基板上の所望の領域に極性反転層を形成し、該極性反転層が形成された＋ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１１１）層２がある領域）と、該極性反転層が形成されていない−ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１１１）層２がない領域）の双方を設け、その上にＺｎＯ系半導体層をエピタキシャル成長させることにより、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層と、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層とを同時に成長させる。成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層は、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層に比べてエッチング速度が速いので、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層をエッチング処理における犠牲層として利用することができる。よって、簡便なプロセスで紫外線受光素子を製造することが可能となる。
【００９０】
また、本発明の第３及び第４の実施例によれば、絶縁性＋ｃ面ＺｎＯ基板上の所望の領域に極性反転層を形成し、該極性反転層が形成された−ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１００）層３２がある領域）と、該極性反転層が形成されていない＋ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１００）層３２がない領域）の双方を設け、その上にＺｎＯ系半導体層をエピタキシャル成長させることにより、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層と、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層とを同時に成長させる。成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層は、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層に比べてエッチング速度が速いので、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層をエッチング処理における犠牲層として利用することができる。よって、簡便なプロセスで紫外線受光素子を製造することが可能となる。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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】
【００９５】
１ サファイア基板
２ ＭｇＯ（１１１）層
３ ＺｎＯバッファー層
４ ｎ型ＭｇＺｎＯ層
５、２５、２６ アンドープＭｇＺｎＯ層
７ オーミック電極
８ 有機物電極
９ ワイヤーボンディング用金属電極
３１ ＺｎＯ基板
３２ ＭｇＯ（１００）層
ＲＰ レジストパターン
ＬＳＡ、ＬＳＢ 受光素子部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体紫外線受光素子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、半導体紫外線受光素子の製造を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、半導体紫外線受光素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、前記ショットキー電極と対をなすオーミック電極を形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体紫外線受光素子の製造を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】単結晶基板上に成長させたＺｎＯ層の成長面の極性とエッチング速度との関係を示すグラフである。
【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】本発明の実施例によるＭｇＯ層のパターニング例を表す概略平面図である。
【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９】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。
【図１０】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】
【００１２】
図１は、単結晶基板上に成長させたＺｎＯ層の成長面の極性とエッチング速度との関係を示す表である。
【００１３】
＋ｃ成長した（成長面がＺｎ面の）ＺｎＯ膜と−ｃ成長した（成長面がＯ面の）ＺｎＯ膜とをそれぞれ３種類のエッチャントを用いてエッチングを行った場合の、エッチング速度を調べた。エッチャントとしては、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）、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）、４％の塩酸を用いた。
【００１４】
エッチャントとして王水を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約１２０ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２０μｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約１６０倍以上も速いことが分かった。
【００１５】
エッチャントとしてＥＤＴＡ−２Ｎａ:ＥＤＡ=１０:１混合溶液を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約１２ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約３００ｎｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約２５倍以上も速いことが分かった。
【００１６】
エッチャントとして４％塩酸を用いた場合、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２０ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は約２５０ｎｍ／ｍｉｎであり、−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度は＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて、約１２．５倍以上も速いことが分かった。
【００１７】
以上のように、エッチャントとして、酸性溶液を用いた場合でもアルカリ性溶液を用いた場合でも、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いことが分かった。なお、これは成長面の極性（＋ｃ、−ｃ）により化学的特性が大きく異なるためと考えられる。
【００１８】
以上の結果から、ＺｎＯ系半導体膜をエッチング処理によって除去する工程において、除去したい部分に、犠牲層としてＺｎＯ系半導体膜を−ｃ成長させることにより、簡便なプロセスで素子形成が可能となる。
【００１９】
以下、実施例として、絶縁性基板上に、ＺｎＯ系半導体膜を＋ｃ成長させるとともに、一部に犠牲層としてＺｎＯ系半導体膜を−ｃ成長させ、該−ｃ成長させたＺｎＯ系半導体膜のみをエッチング除去して、絶縁性基板を露出させる工程を含む紫外線受光素子の製造方法を説明する。
【００２０】
なお、本明細書において、＋ｃ成長とは成長面が＋ｃ極性（ＺｎＯの場合は、Ｚｎ面）であるエピタキシャル成長を示し、−ｃ成長とは成長面が−ｃ極性（ＺｎＯの場合は、Ｏ面）であるエピタキシャル成長を示す。
【００２１】
また、本明細書において、Ｍｇ組成ｘ（又はｙ、以下同じ）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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
Ｍｇ組成は、成長温度、Ｍｇフラックス量、Ｏラジカル量、ＶＩ／ＩＩ比により、所望の値に制御可能である。Ｍｇ組成は、Ｍｇフラックス、Ｏラジカル量（Ｏ２流量、ＲＦパワー）、成長温度（Ｚｎ付着係数）に依存する。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。
【００２５】
図２（Ａ）〜図３（Ｄ）は、本発明の第１の実施例による受光素子１００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第１の実施例では、サファイアである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示すように、ｃ面サファイア基板１の＋ｃ面上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ（１１１）層２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ（１１１）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。
【００２７】
ＭｇＯ（１１１）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）で成長させる極性反転（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。
【００２８】
なお、極性反転（極性制御）層としては、ＣｒＮ（１１１）層もしくはＡｌＮ（１１１）層を形成してもよい。
【００２９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ１１を形成する。レジストパターンＲＰ１１は、後の工程で＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４が成長される領域（＋ｃ成長領域）ＧＲ１を覆い、後の工程で−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４ｓが成長される領域（−ｃ成長領域）ＧＲ２を露出する開口を有する。
【００３０】
レジストパターンＲＰ１１をマスクとして、酸性又はアルカリ性溶液でＭｇＯ（１１１）層２をエッチングして、図２（Ｂ）に示すように、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。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（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）混合溶液等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ＲＰ１１を除去して洗浄を行う。
【００３１】
図４は、ＭｇＯ（１１１）層２のパターニング例を表す概略平面図である。図中、ハッチングを施した領域はＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域（図２の領域ＧＲ１に相当）であり、その他の領域はサファイア基板１の表面が露出している領域（図２の領域ＧＲ２に相当）である。
【００３２】
ＭｇＯ（１１１）層２のパターンの一例として、図４（Ａ）に示すように、垂直方向に延在する複数列のＭｇＯ（１１１）層２と各ＭｇＯ（１１１）層２の列間に露出したサファイア基板１の表面がストライプ状になったものが考えられる。
【００３３】
また、図４（Ｂ）に示すように、ＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域とサファイア基板１の表面が露出している領域とが市松模様に配列しているパターンや、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、４つのＭｇＯ（１１１）層２が形成されている領域を一組として、各組の中心部に、例えば、円形のサファイア基板１の表面が露出している領域を配置するようにしても良い。なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すパターンは、後述の第２の実施例によるＭｇＯ（１１１）層２及び第３及び第４の実施例によるＭｇＯ（１００）層３２のパターンとしても用いることができる。また、ＭｇＯ（１１１）層２及びＭｇＯ（１００）層３２のパターンはこれに限るものではない。
【００３４】
図２（Ｃ）に戻り、ＭｇＯ（１１１）層２のパターンを備えたサファイア基板１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及びＺｎＯバッファー層（犠牲層）３ｓを厚さ約３０ｎｍ程度成長させる。ＺｎＯバッファー層３、３ｓ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、３ｓ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。なお、ＺｎＯバッファー層３ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３５】
なお、ＺｎＯバッファー層３の形成前に、ＭｇＯ（１１１）層２のパターンを備えたサファイア基板１上に、再度ＭｇＯ層２を約１ｎｍ成長させるようにしても良い。
【００３６】
次に、図２（Ｄ）に示すように、ＺｎＯバッファー層３、３ｓ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ＭｇＺｎＯ層４、ｎ型ＭｇＺｎＯ層（犠牲層）４ｓを厚さ約１〜４μｍ成長させる。ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。なお、＋ｃ成長と−ｃ成長とでは、成長温度により成長速度が異なるので、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓの厚さは異なるものとなる。また、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３７】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ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）層５、アンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）５ｓを例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。なお、＋ｃ成長と−ｃ成長とでは、成長温度により成長速度が異なるので、アンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓの厚さは異なるものとなる。また、アンドープＭｇＺｎＯ層５ｓは、後のエッチング工程において犠牲層となる。
【００３８】
なお、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４のＭｇ組成をアンドープＭｇＺｎＯ層５のＭｇ組成よりも高く設定することで、後の図３（Ａ）に示すエッチング工程において、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４をエッチングのストッパー層として用いることができる。
【００３９】
第１の実施例による受光素子１００をＵＶ−Ａ用とする場合は、例えば、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層５のＭｇ組成（ｙ）を０に設定する。この場合のアンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ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。
【００４０】
また、第１の実施例による受光素子１００をＵＶ−Ｂ用とする場合は、例えば、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。
【００４１】
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）、成長温度（Ｚｎ付着係数）に依存する。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、＋ｃ成長においては、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。
【００４２】
次に、図２（Ｅ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ（犠牲層３ｓ〜５ｓ）をエッチング除去して、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。
【００４３】
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混合溶液等を用いることができる。その後、洗浄を行う。なお、この時、図２（Ｂ）に示すレジストパターンＲＰ１１と同様のレジストパターンを形成してからエッチング処理を行っても良い。
【００４４】
次に、図３（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層５及び露出しているサファイア基板１上に、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。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。なお、エッチャントは、王水（ＨＮＯ３：ＨＣｌ＝１：３）、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、ＨＦ、ＥＤＴＡ溶液、バッファードＨＦ、ＥＤＴＡ−２Ｎａ:ＥＤＡ混合溶液等を用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ１２を除去して洗浄を行う。
【００４５】
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、有機物電極（ショットキー電極）８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。
【００４６】
有機物電極８は、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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２（Ｅ）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。
【００４７】
次に、図３（Ｃ）に示すように、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。なお、オーミック電極７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９の方を、単にワイヤーボンディング用金属電極９と呼ぶこととする。
【００４８】
オーミック電極７の形成領域と、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１０ｎｍのＴｉ層７ａ、９ａを形成し、Ｔｉ層７ａ、９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂ、９ｂを積層して、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を同時形成する。
【００４９】
オーミック電極７は、図３（Ａ）のエッチング工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極９は、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面上の有機物電極８の縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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８を覆い、さらに、図２（Ｅ）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。
【００５０】
ワイヤーボンディング用金属電極９は、有機物電極８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８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９ａ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。
【００５１】
有機物電極８が、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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９が導電性ＺｎＯ層３〜５と接触する短絡が防止されている。
【００５２】
次に、図３（Ｄ）に示すように、レーザスクライブ、ダイシングなどを用いて、素子分離を行う。このようにして、第１の実施例による受光素子１００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の実施例による受光素子１００をステム上に接合して、第１の実施例による受光装置を作製することができる。
【００５３】
図５（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本発明の第２の実施例による受光素子２００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、サファイアである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。第２の実施例による半導体紫外線受光素子２００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。
【００５４】
まず、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１の実施例と同様に、サファイア基板１上に、ＭｇＯ層２、ＺｎＯバッファー層３、３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓを成長させる。その後、図５（Ａ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ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）層２５、２５ｓを例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２５ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、Ｚｎフラックス０．１〜０．５ｎｍ／ｓ、Ｍｇフラックス０．０６〜０．１ｎｍ／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、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５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。
【００５５】
本実施例では、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５は、後に、ＵＶ−Ｂ用の受光素子部分ＬＳＢ（図６（Ｃ））を構成するので、Ｍｇ組成（ｘ）を０．３７に設定する。この場合のアンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ層２５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。
【００５６】
次に、図５（Ｂ）に示すように、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及び犠牲層２５ｓ上に、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２６ｓ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）層２６を例えば厚さ約１〜２μｍ成長させる。アンドープＭｇＺｎＯ層２６、２６ｓの成長条件は、例えば、成長温度４００〜１０５０℃、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。
【００５７】
本実施例では、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層２６は、後に、ＵＶ−Ａ用の受光素子部分ＬＳＡ（図６（Ｃ））を構成するので、Ｍｇ組成（ｙ）を０に設定する。この場合のアンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ層２６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。
【００５８】
なお、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４のＭｇ組成をアンドープＭｇＺｎＯ層２５のＭｇ組成よりも高く設定することで、後の図６（Ａ）に示すエッチング工程において、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４をエッチングのストッパー層として用いることができる。また、上述のように、アンドープＭｇＺｎＯ層２５のＭｇ組成は、アンドープＭｇＺｎＯ層２６のＭｇ組成よりも高く設定されるので、後の図５（Ｄ）に示すエッチング工程において、アンドープＭｇＺｎＯ層２５をエッチングのストッパー層として用いることができる。
【００５９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第１の実施例と同様の手法で、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ（犠牲層３ｓ、４ｓ、２５ｓ、２６ｓ）をエッチング除去して、サファイア基板１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲層（ＺｎＯバッファー層３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。
【００６０】
次に、図５（Ｄ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２６及び露出しているサファイア基板１上に、レジストパターンＲＰ２１を形成する。レジストパターンＲＰ２１は、後の工程で受光素子部分ＬＳＡのオーミック電極７が配置される領域上方のアンドープＭｇＺｎＯ層２６を露出する開口及び受光素子部分ＬＳＢとなる領域のアンドープＭｇＺｎＯ層２６を露出する開口を有する。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アンドープＭｇＺｎＯ層２６をエッチングして、受光素子部分ＬＳＡにおいてアンドープＭｇＺｎＯ層２５の一部を露出させるとともに、受光素子部分ＬＳＢにおいてアンドープＭｇＺｎＯ層２６を全て除去してアンドープＭｇＺｎＯ層２５を露出させる。なお、エッチャントは、他のエッチング処理と同様のものを用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ２１を除去して洗浄を行う。
【００６１】
次に、図６（Ａ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層２５、２６及び露出しているサファイア基板１上に、レジストパターンＲＰ２２を形成する。レジストパターンＲＰ２２は、後の工程で受光素子部分ＬＳＡのオーミック電極７が配置される領域を露出する開口及び受光素子部分ＬＳＢのオーミック電極７が配置される領域を露出する開口を有する。レジストパターンＲＰ２２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２６及び２５の一部をエッチングして、オーミック電極７が配置される領域のｎ型ＭｇＺｎＯ層４を露出させる。なお、エッチャントは、他のエッチング処理と同様のものを用いることができる。その後、レジストパターンＲＰ２２を除去して洗浄を行う。
【００６２】
次に、図６（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、有機物電極（ショットキー電極）８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。
【００６３】
有機物電極８は、アンドープＭｇＺｎＯ層２５又は２６の上面と、アンドープＭｇＺｎＯ層５（及び２６）、ｎ型ＭｇＺｎＯ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５（Ｃ）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。
【００６４】
次に、図６（Ｃ）に示すように、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を形成する。なお、オーミック電極７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９の方を、単にワイヤーボンディング用金属電極９と呼ぶこととする。
【００６５】
オーミック電極７の形成領域と、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１０ｎｍのＴｉ層７ａ、９ａを形成し、Ｔｉ層７ａ、９ａ上に例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層７ｂ、９ｂを積層して、オーミック電極７及びワイヤーボンディング用金属電極９を同時形成する。
【００６６】
オーミック電極７は、図６（Ａ）のエッチング工程で露出したｎ型ＭｇＺｎＯ層４上に形成される。ワイヤーボンディング用金属電極９は、アンドープＭｇＺｎＯ層２５又は２６の上面上の有機物電極８の縁部と、アンドープＭｇＺｎＯ層２５（及び２６）、ｎ型ＭｇＺｎＯ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８を覆い、さらに、図５（Ｃ）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。
【００６７】
ワイヤーボンディング用金属電極９は、有機物電極８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８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９ａ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。
【００６８】
有機物電極８が、アンドープＭｇＺｎＯ層５の上面、及び、アンドープＭｇＺｎＯ層５、ｎ型ＭｇＺｎＯ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９が導電性ＺｎＯ層３、４、２５、２６と接触する短絡が防止されている。
【００６９】
このようにして、第２の実施例による受光素子２００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の実施例による受光素子２００をステム上に接合して、第２の実施例による受光装置を作製することができる。
【００７０】
以上のようにして作製された第２の実施例による半導体紫外線受光素子２００は、図６（Ｃ）に示すように、Ｍｇ組成（ｘ）の高いＭｇｘＺｎ１-ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５とする受光素子部分ＬＳＢと、受光半導体層をＭｇ組成（ｙ）の低いＭｇｙＺｎ１-ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６とする受光素子部分ＬＳＡとを有する。
【００７１】
受光素子部分ＬＳＡは、例えば、波長４００ｎｍ以下の紫外線に受光感度があるように設定し、ＵＶ−Ａ（３２０〜４００ｎｍ）及びＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適するようにする。
【００７２】
一方、受光素子部分ＬＳＢは、Ｍｇ組成を受光素子部分ＬＳＡよりも高く設定し、例えば、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ようにして、ＵＶ‐Ｂ（２８０〜３２０ｎｍ）の測定に適するようにする。
【００７３】
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成分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。このように、第１の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。
【００７４】
図７（Ａ）〜図８（Ｄ）は、本発明の第３の実施例による受光素子３００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第３の実施例では、ＺｎＯである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。絶縁性Ｚｎ（＋ｃ）面ＺｎＯ（０００１）基板を用いる場合は、第１及び第２の実施例で用いたサファイア基板とは逆に、極性反転（極性制御）層がない場合は＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層が成長し、極性反転（極性制御）層がある場合に−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層（犠牲層）が成長する。
【００７５】
まず、図７（Ａ）に示すように、絶縁性Ｚｎ（＋ｃ）面ＺｎＯ（０００１）基板３１上に、ＭｇビームとＯラジカルビームを同時照射して、ＭｇＯ（１００）層３２を厚さ約１０ｎｍ成長させる。ＭｇＯ層３２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。
【００７６】
ＭｇＯ（１００）層３２は、＋ｃ面ＺｎＯ基板３１上に形成され、その上に成長させるＺｎＯ系半導体層をＯ極性面（−ｃ面）とする極性反転（極性制御）層となる。
【００７７】
次に、図７（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰ３１を形成する。レジストパターンＲＰ３１は、後の工程で＋ｃ極性のＭｇＺｎＯ層４が成長される領域を露出する開口を有するとともに、−ｃ極性のＭｇＺｎＯ層（犠牲層）４ｓが成長される領域を覆って形成される。
【００７８】
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でＭｇＯ（１００）層３２をエッチングして、図７（Ｂ）に示すように、ＺｎＯ基板３１を露出させる。なお、エッチャントとしては他の実施例と同様のもの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ＲＰ３１を除去して洗浄を行う。
【００７９】
次に、図７（Ｃ）に示すように、ＭｇＯ（１００）層３２のパターンを備えたＺｎＯ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３３、３３ｓを厚さ約３０ｎｍ成長させる。ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓの成長条件は、第１の実施例によるＺｎＯバッファー層３と同様である。
【００８０】
次に、図７（Ｄ）に示すように、第１の実施例と同様に、ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓ上に、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓを成長させる。
【００８１】
次に、図７（Ｅ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＭｇＯ層３２及びＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ（犠牲層３３ｓ、４ｓ、５ｓ）をエッチング除去して、ＺｎＯ基板３１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層５ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。なお、このとき、図７（Ｅ）に破線で示すように、ＭｇＯ層３２の一部がＭｇＯ層３２ｒとして残留する場合があるが、ＭｇＯ層３２ｒは絶縁性であるので問題はない。
【００８２】
その後、図８（Ａ）のオーミック電極形成領域露出工程（エッチング工程）、図８（Ｂ）の有機物電極形成工程、図８（Ｃ）の電極形成工程及び図８（Ｄ）の素子分離工程を経て、第３の実施例による受光素子３００が作製される。図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程は図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１の実施例と実質的に同一の工程であるので、その説明を省略する。なお、この第３の実施例では、ＭｇＯ層３２ｒが残存して基板３１が露出していない場合が考えられるが、その場合には、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、有機物電極８及びＴｉ層９ａはＭｇＯ層３２ｒ上に形成される。その他の構成及び製造工程は、第１の実施例と同様である。
【００８３】
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３００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。
【００８４】
図９（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、本発明の第４の実施例による受光素子４００の主要な製造工程を示す概略断面図である。第４の実施例では、第３の実施例と同様にＺｎＯである絶縁性の単結晶基板上に、ＭＢＥ法にてＺｎＯ系半導体層を成長させる。また、第２の実施例と同様に、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。
【００８５】
まず、第３の実施例による図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示す工程と同様に、図９（Ａ）に示すように、ＭｇＯ（１００）層３２のパターンを備えたＺｎＯ基板３１上に、ＺｎＯバッファー層３３、３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓを成長させる。なお、図７（Ｄ）に示す工程におけるアンドープＭｇＺｎＯ層５、５ｓは成長させない。
【００８６】
次に、第２の実施例による図５（Ａ）〜図５（Ｂ）に示す工程と同様に、図９（Ｂ）に示すように、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４、４ｓ上に、アンドープＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．３≦ｘ≦０．６）層２５及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２５ｓ、アンドープＭｇｙＺｎ１−ｙＯ（０≦ｙ＜０．３）層２６及びアンドープＭｇＺｎＯ層（犠牲層）２６ｓを形成する。
【００８７】
次に、図９（Ｃ）に示すように、酸性又はアルカリ性溶液で−ｃ成長領域ＧＲ２上に積層されたＭｇＯ層３２及びＺｎＯ系半導体層であるＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ（犠牲層３３ｓ、４ｓ、２５ｓ、２６ｓ）をエッチング除去して、ＺｎＯ基板３１の一部（−ｃ成長領域ＧＲ２）を露出させる。上述したように、＋ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度に比べて−ｃ成長したＺｎＯ膜のエッチング速度が極めて速いため、＋ｃ極性膜をほとんど残しつつ、犠牲膜（ＺｎＯバッファー層３３ｓ、ｎ型ＭｇＺｎＯ層４ｓ及びアンドープＭｇＺｎＯ層２５ｓ、２６ｓ）を簡単にエッチング除去することができる。なお、このとき、図９（Ｃ）に破線で示すように、ＭｇＯ層３２の一部がＭｇＯ層３２ｒとして残留する場合があるが、ＭｇＯ層３２ｒは絶縁性であるので問題はない。
【００８８】
その後、図９（Ｄ）及び図１０（Ａ）のオーミック電極形成領域露出工程（エッチング工程）、図１０（Ｂ）の有機物電極形成工程、図１０（Ｃ）の電極形成工程を経て、第４の実施例による受光素子４００が作製される。図９（Ｄ）〜図１０（Ｃ）に示す工程は図５（Ｄ）〜図６（Ｃ）に示す第２の実施例と実質的に同一の工程であるので、その説明を省略する。なお、この第４の実施例では、ＭｇＯ層３２ｒが残存して基板３１が露出していない場合が考えられるが、その場合には、図９（Ｄ）〜図１０（Ｃ）に示すように、有機物電極８及びＴｉ層９ａはＭｇＯ層３２ｒ上に形成される。その他の構成及び製造工程は、第２の実施例と同様である。
【００８９】
以上、本発明の第１及び第２の実施例によれば、サファイア基板上の所望の領域に極性反転層を形成し、該極性反転層が形成された＋ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１１１）層２がある領域）と、該極性反転層が形成されていない−ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１１１）層２がない領域）の双方を設け、その上にＺｎＯ系半導体層をエピタキシャル成長させることにより、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層と、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層とを同時に成長させる。成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層は、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層に比べてエッチング速度が速いので、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層をエッチング処理における犠牲層として利用することができる。よって、簡便なプロセスで紫外線受光素子を製造することが可能となる。
【００９０】
また、本発明の第３及び第４の実施例によれば、絶縁性＋ｃ面ＺｎＯ基板上の所望の領域に極性反転層を形成し、該極性反転層が形成された−ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１００）層３２がある領域）と、該極性反転層が形成されていない＋ｃ面成長領域（ＭｇＯ（１００）層３２がない領域）の双方を設け、その上にＺｎＯ系半導体層をエピタキシャル成長させることにより、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層と、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層とを同時に成長させる。成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層は、成長面が＋ｃ極性のＺｎＯ系半導体層に比べてエッチング速度が速いので、成長面が−ｃ極性のＺｎＯ系半導体層をエッチング処理における犠牲層として利用することができる。よって、簡便なプロセスで紫外線受光素子を製造することが可能となる。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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】
【００９５】
１ サファイア基板
２ ＭｇＯ（１１１）層
３ ＺｎＯバッファー層
４ ｎ型ＭｇＺｎＯ層
５、２５、２６ アンドープＭｇＺｎＯ層
７ オーミック電極
８ 有機物電極
９ ワイヤーボンディング用金属電極
３１ ＺｎＯ基板
３２ ＭｇＯ（１００）層
ＲＰ レジストパターン
ＬＳＡ、ＬＳＢ 受光素子部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、
前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、
前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、
前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、
前記ショットキー電極と対をなすオーミック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２】
前記基板は、無極性基板であり、
前記基板上には前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長し、
前記極性反転層上には前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長する請求項１記載の半導体紫外線受光素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板は、＋ｃ面基板であり、
前記基板上には前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長し、
前記極性反転層上には前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長する請求項１記載の半導体紫外線受光素子の製造方法。
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板上の一部領域に極性反転層を形成する工程と、
前記基板上及び前記極性反転層上に、−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層と＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層とを、同時にエピタキシャル成長させる工程と、
前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層をエッチングにより除去する工程と、
前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層上にショットキー電極を形成する工程と、
前記ショットキー電極と対をなすオーミック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２】
前記基板は、無極性基板であり、
前記基板上には前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長し、
前記極性反転層上には前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長する請求項１記載の半導体紫外線受光素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板は、＋ｃ面基板であり、
前記基板上には前記＋ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長し、
前記極性反転層上には前記−ｃ極性ＺｎＯ系半導体層が成長する請求項１記載の半導体紫外線受光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１６６７７（Ｐ２０１３−１６６７７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８９２１（Ｐ２０１１−１４８９２１）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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