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JP2003282929A - Method of manufacturing light receiving element - Google Patents

Method of manufacturing light receiving element

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Publication number
JP2003282929A
JP2003282929A JP2002080704A JP2002080704A JP2003282929A JP 2003282929 A JP2003282929 A JP 2003282929A JP 2002080704 A JP2002080704 A JP 2002080704A JP 2002080704 A JP2002080704 A JP 2002080704A JP 2003282929 A JP2003282929 A JP 2003282929A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
group iii
receiving element
light receiving
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002080704A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hikari Hirano
光 平野
Yoshikazu Yamamoto
美和 山本
Satoshi Kamiyama
智 上山
Hiroshi Amano
浩 天野
Isamu Akasaki
勇 赤崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2002080704A priority Critical patent/JP2003282929A/en
Publication of JP2003282929A publication Critical patent/JP2003282929A/en
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  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a light receiving element having a large area and a high sensibility. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the light receiving element includes a process of forming a device structure having a single or a plurality of group III nitride semiconductor layers, each including a light reception region, on a layer which is a base material, by a metal organic vapor phase growth method. In a process of forming a group III nitride associated with the formation of at least the light reception region, at least one of group III metal compounds which are used as a material for a group III element of the group III nitride is an organic metal compound where one or more hydrocarbon groups are directly bonded to the group III element, with the number of carbons included in at least one hydrocarbon group being 2 or above. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子の作製方
法に関し、詳細には、多層構造の受光素子を形成する際
に使用される堆積技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a light receiving element, and more particularly to a deposition technique used when forming a light receiving element having a multilayer structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、III族窒化物半導体を用い
た受光素子が作製されている。これらのIII族窒化物
半導体は直接遷移型の半導体であり、且つそのバンドギ
ャップエネルギは紫外域の光を吸収できる程度に広いた
め、紫外線受光素子の受光領域として採用することもで
きる。ただし、感度の良い受光素子が必要である場合に
は、受光領域の形成に係るIII族窒化物半導体の結晶
品質が良好であることが求められるのだが、上述のII
I族窒化物半導体と下地の基板(一般的にはサファイア
基板)との間には格子定数(格子間隔)の不整合という
問題が存在する。両者の間に格子定数の不整合が存在す
る場合、基板上に成長するIII族窒化物半導体に転位
が発生し、その転位による準位によって光キャリアがト
ラップされるなどして、受光感度が低下するという問題
が発生する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a light receiving element using a group III nitride semiconductor has been manufactured. Since these group III nitride semiconductors are direct transition type semiconductors and their bandgap energy is wide enough to absorb light in the ultraviolet region, they can also be used as the light receiving region of the ultraviolet light receiving element. However, when a highly sensitive light receiving element is required, it is required that the crystal quality of the group III nitride semiconductor for forming the light receiving region is good.
There is a problem that the lattice constant (lattice interval) is mismatched between the group I nitride semiconductor and the underlying substrate (generally a sapphire substrate). If a lattice constant mismatch exists between the two, dislocations are generated in the group III nitride semiconductor growing on the substrate, and photocarriers are trapped by the levels due to the dislocations, resulting in a decrease in photosensitivity. The problem occurs.

【0003】以上の問題点を克服するため、即ち、受光
領域の形成に係るIII族窒化物半導体の結晶品質を良
好なものとするために、有機金属気相成長法(MOCV
D法)を用いて、まず、サファイア基板上に、低温(約
600℃)で堆積されたAlN層と、結晶改善層である
GaN層と、低温堆積されたAlN層とが順次形成され
た下地構造を設け、その下地構造上に、有機金属気相エ
ピタキシー(MOVPE法)を用いて、例えば、n型半
導体層、i型半導体層(受光領域)、およびp型半導体
層などが順次積層され、その内の単数または複数の半導
体層により受光領域が形成されるデバイス構造を設けて
いた。このような、基板と、下地構造と、デバイス構造
とを備えてなる素子構造を採用した場合、デバイス構造
の形成に係るIII族窒化物半導体と基板との間に存在
する格子不整合による影響が緩和され、デバイス構造に
含まれる受光領域の形成に係るIII族窒化物半導体の
結晶品質を比較的良好なものとすることができていた。
In order to overcome the above problems, that is, to improve the crystal quality of the group III nitride semiconductor for forming the light receiving region, the metal organic chemical vapor deposition (MOCV) method is used.
First, an AlN layer deposited at a low temperature (about 600 ° C.), a GaN layer as a crystal improvement layer, and an AlN layer deposited at a low temperature are sequentially formed on a sapphire substrate by using the D method). A structure is provided, and, for example, an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer (light receiving region), a p-type semiconductor layer, and the like are sequentially stacked on the underlying structure by using metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE method), A device structure in which a light receiving region is formed by one or a plurality of semiconductor layers among them is provided. When such an element structure including a substrate, a base structure, and a device structure is adopted, the influence of lattice mismatch existing between the group III nitride semiconductor and the substrate for forming the device structure may be adversely affected. The crystal quality of the group III nitride semiconductor, which is relaxed and is related to the formation of the light receiving region included in the device structure, can be made relatively good.

【0004】ここで、有機金属気相成長法(MOCVD
法およびMOVPE法)を用いてGaN、AlN、Al
GaN、InAlGaNなどのIII族窒化物半導体を
成長させる際に使用される原料については、Ga源とし
てトリメチルガリウム:TMGaが使用され、Al源と
してトリメチルアルミニウム:TMAlが使用され、I
n源としてトリメチルインジウム:TMInが使用され
ることが一般的であった。
Here, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)
Method and MOVPE method), GaN, AlN, Al
As a raw material used for growing a group III nitride semiconductor such as GaN or InAlGaN, trimethylgallium: TMGa is used as a Ga source, trimethylaluminum: TMAl is used as an Al source, and
It was common to use trimethylindium: TMIn as the n source.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ここで、受光素子を火
炎センサとしての用途に使用する場合、太陽光や各種照
明機器からの室内光とは区別して、火炎からの光のみを
受光するという高い波長選択性を有することが要求され
る。具体的には、火炎の光の内の検出対象とする光の波
長範囲における感度が、検出対象としない光の波長範囲
における感度の一万倍以上である程度の波長選択性を有
することが求められる。尚、本明細書での説明において
「感度(単位はA/W)」とは、受光素子に照射される
光強度(W)に対して、どれだけの光電流(A)が発生
したかを示すものであり、同じ強度の光を照射した場
合、発生する光電流が大きいほど感度が高いと言える。
Here, when the light receiving element is used as a flame sensor, only the light from the flame is received separately from the room light from the sunlight and various lighting devices. It is required to have wavelength selectivity. Specifically, it is required that the sensitivity in the wavelength range of the light to be detected in the flame light is 10,000 times or more the sensitivity in the wavelength range of the light not to be detected and has a certain level of wavelength selectivity. . In the description in this specification, “sensitivity (unit: A / W)” means how much photocurrent (A) is generated with respect to the light intensity (W) applied to the light receiving element. It can be said that the sensitivity is higher as the photocurrent generated is larger when irradiated with light of the same intensity.

【0006】上述のように、高性能な受光素子に対して
は、高い波長選択性を有することが求められるのだが、
その受光素子を作製する場合に採用される有機金属気相
成長法において原料に使用した各有機金属化合物に含ま
れる炭素原子が、堆積された各膜中に取り込まれること
によって不純物準位が形成される。そして、この不純物
準位による光吸収のために、検出対象としない波長範囲
に感度が現れるといった問題が発生するため、検出対象
とする光の波長範囲における感度を検出対象としない光
の波長範囲における感度の一万倍以上とすることが困難
になるという問題が存在する。
As described above, a high performance light receiving element is required to have high wavelength selectivity.
Impurity levels are formed by incorporating carbon atoms contained in each metal-organic compound used as a raw material in the metal-organic vapor phase epitaxy adopted when manufacturing the light-receiving element into each deposited film. It Then, due to the light absorption by the impurity level, there occurs a problem that the sensitivity appears in the wavelength range not to be detected, and thus the sensitivity in the wavelength range of the light to be detected is in the wavelength range of the light not to be detected. There is a problem that it becomes difficult to increase the sensitivity to 10,000 times or more.

【0007】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、大面積、且つ高感度の受光素子
の作製方法を提供する点にある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a light receiving element having a large area and high sensitivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る受光素子の作製方法の第一の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項1に記載の如く、下地
となる層上に、受光領域を含む単数または複数のIII
族窒化物半導体層を備えてなるデバイス構造を有機金属
気相成長法によって形成する工程を含み、少なくとも前
記受光領域の形成に係るIII族窒化物の形成工程にお
いて、前記III族窒化物のIII族元素の原料として
使用されるIII族金属化合物の内の少なくとも1つ
が、前記III族元素に1以上の炭化水素基が直接結合
されてなる有機金属化合物であり、前記炭化水素基の少
なくとも1つに含まれる炭素数が2以上である点にあ
る。
A first characteristic structure of a method of manufacturing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide an underlayer as described in claim 1 of the scope of claims. Or a plurality of layers including a light receiving region on the layer
A step of forming a device structure including a group-nitride semiconductor layer by a metal-organic vapor phase epitaxy method. At least one of the group III metal compounds used as a raw material of the element is an organometallic compound in which one or more hydrocarbon groups are directly bonded to the group III element, and at least one of the hydrocarbon groups is The point is that the number of carbon atoms contained is 2 or more.

【0009】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第二の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項2に記載の如く、下地となる層上に、受光
領域を含む単数または複数のIII族窒化物半導体層を
備えてなるデバイス構造を気相成長法によって形成する
工程を含み、少なくとも前記受光領域の形成に係るII
I族窒化物の形成工程において、前記III族窒化物の
III族元素の原料として使用されるIII族金属化合
物の内の少なくとも1つが、前記III族元素に1以上
の水素原子が直接結合されてなる化合物である点にあ
る。
A second characteristic configuration of the method for producing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is, as described in claim 2 of the scope of the claims, that the light-receiving element is provided on the underlying layer. II for forming at least the light receiving region, including a step of forming a device structure including one or a plurality of group III nitride semiconductor layers including a region by a vapor deposition method.
In the step of forming the group I nitride, at least one of the group III metal compounds used as a raw material of the group III element of the group III nitride has at least one hydrogen atom directly bonded to the group III element. It is a compound that is.

【0010】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第三の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項3に記載の如く、上記第二の特徴構成に加
えて、前記III族窒化物のIII族元素の原料として
使用されるIII族金属化合物の内の少なくとも1つ
が、前記III族元素に少なくとも1つの水素原子と少
なくとも1つの炭化水素基とが直接結合されてなる化合
物である点にある。
A third characteristic constitution of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is, in addition to the second characteristic constitution, as described in claim 3 of the scope of claims. At least one of the group III metal compounds used as a raw material for the group III element of the group III nitride has at least one hydrogen atom and at least one hydrocarbon group directly bonded to the group III element. It is a compound consisting of.

【0011】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第四の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項4に記載の如く、上記第三の特徴構成に加
えて、前記III族元素に直接結合される前記炭化水素
基の少なくとも1つに含まれる炭素数が2以上である点
にある。
A fourth characteristic configuration of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is, in addition to the third characteristic configuration, as described in claim 4 of the scope of claims. The carbon number contained in at least one of the hydrocarbon groups directly bonded to the Group III element is 2 or more.

【0012】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第五の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項5に記載の如く、上記第一から第四の何れ
かの特徴構成に加えて、前記受光領域の形成に係るII
I族窒化物中の含有炭素量が1×1017cm-3以下であ
る点にある。
A fifth characteristic construction of the method for producing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is any one of the first to the fourth as described in claim 5 of the scope of claims. II related to the formation of the light receiving region
This is because the carbon content in the Group I nitride is 1 × 10 17 cm −3 or less.

【0013】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第六の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項6に記載の如く、上記第一から第五の何れ
かの特徴構成に加えて、前記デバイス構造を形成する工
程に先立って、前記基板上に、単数または複数の半導体
層を備えてなる、前記デバイス構造と前記基板との間の
格子不整合を緩和するための下地構造を有機金属気相成
長法により形成する工程を含む点にある。
A sixth characteristic configuration of the method for producing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is any one of the first to fifth aspects as described in claim 6 of the scope of claims. In addition to the above characteristic configuration, prior to the step of forming the device structure, a lattice mismatch between the device structure and the substrate, which comprises one or more semiconductor layers on the substrate, is mitigated. This is because it includes a step of forming an underlayer structure by a metal organic chemical vapor deposition method.

【0014】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第七の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項7に記載の如く、上記第一から第六の何れ
かの特徴構成に加えて、前記デバイス構造の光入射面側
に、前記デバイス構造における入射光の反射率を低減さ
せる反射防止手段を形成する工程を含む点にある。
The seventh characteristic constitution of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is any one of the first to sixth aspects as described in claim 7 of the scope of claims. In addition to the above characteristic configuration, a step of forming antireflection means for reducing the reflectance of incident light in the device structure on the light incident surface side of the device structure is included.

【0015】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第八の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項8に記載の如く、上記第一から第七の何れ
かの特徴構成に加えて、前記受光領域の形成に係るII
I族窒化物のバンドギャップエネルギが3.6eV以上
である点にある。
The eighth characteristic construction of the method for producing a light-receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is any one of the first to the seventh as described in claim 8 of the scope of claims. II related to the formation of the light receiving region
The band gap energy of the group I nitride is 3.6 eV or more.

【0016】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第九の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項9に記載の如く、上記第八の特徴構成に加
えて、前記受光領域の形成に係るIII族窒化物のバン
ドギャップエネルギが4.0eV以下である点にある。
A ninth characteristic constitution of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is, in addition to the eighth characteristic constitution, as described in claim 9 of the scope of claims. In addition, the band gap energy of the group III nitride relating to the formation of the light receiving region is 4.0 eV or less.

【0017】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第十の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項10に記載の如く、上記第八の特徴構成に
加えて、前記受光領域の形成に係るIII族窒化物のバ
ンドギャップエネルギが4.1eV以上である点にあ
る。
The tenth characteristic constitution of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is, in addition to the eighth characteristic constitution, as described in claim 10 of the scope of claims. In addition, the band gap energy of the group III nitride relating to the formation of the light receiving region is 4.1 eV or more.

【0018】上記課題を解決するための本発明に係る受
光素子の作製方法の第十一の特徴構成は、特許請求の範
囲の欄の請求項11に記載の如く、上記第十の特徴構成
に加えて、前記受光領域の形成に係るIII族窒化物の
バンドギャップエネルギが4.4eV以上である点にあ
る。
An eleventh characteristic constitution of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention for solving the above-mentioned problems is the tenth characteristic constitution as described in claim 11 of the scope of claims. In addition, the band gap energy of the group III nitride for forming the light receiving region is 4.4 eV or more.

【0019】上記課題を解決するための本発明に係る火
炎センサの特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項1
2に記載の如く、請求項8から請求項11の何れか1項
に記載の受光素子の作製方法を用いて作製された点にあ
る。
The characteristic configuration of the flame sensor according to the present invention for solving the above-mentioned problems is set forth in claim 1 of the scope of claims.
As described in item 2, it is produced by using the method for producing the light-receiving element according to any one of items 8 to 11.

【0020】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る受光素子の作製方法の第一の特徴構成によれば、
少なくとも受光領域の形成に係るIII族窒化物の形成
工程において、そのIII族窒化物のIII族元素の原
料として使用されるIII族金属化合物の内の少なくと
も1つが、上記III族元素に1以上の炭化水素基が直
接結合されてなる有機金属化合物であり、その炭化水素
基の少なくとも1つに含まれる炭素数が2以上であるこ
とから、III族窒化物中に取り込まれた場合に、光吸
収に寄与する不純物準位を形成して、受光素子に対して
不必要な感度を持たせる働きをする炭素の膜中含有量を
少なくすることができる。その結果、波長選択性が良好
で、微弱な光が照射された場合であっても感度良く検出
することができる受光素子を提供することができる。
The operation and effect will be described below. According to the first characteristic configuration of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention,
At least one of the group III metal compounds used as a raw material for the group III element of the group III nitride in the group III nitride formation step for forming the light-receiving region contains at least one of the group III elements. It is an organometallic compound in which a hydrocarbon group is directly bonded, and since at least one of the hydrocarbon groups has 2 or more carbon atoms, it absorbs light when incorporated into a group III nitride. It is possible to reduce the content of carbon in the film, which functions to give unnecessary sensitivity to the light receiving element by forming an impurity level that contributes to the. As a result, it is possible to provide a light-receiving element having good wavelength selectivity and capable of detecting with high sensitivity even when weak light is irradiated.

【0021】本発明に係る受光素子の作製方法の第二の
特徴構成によれば、少なくとも受光領域の形成に係るI
II族窒化物の形成工程において、そのIII族窒化物
のIII族元素の原料として使用されるIII族金属化
合物の内の少なくとも1つが、上記III族元素に1以
上の水素原子が直接結合されてなる化合物であることか
ら、III族窒化物中に取り込まれた場合に、光吸収に
寄与する不純物準位を形成して、受光素子に対して不必
要な感度を持たせる働きをする炭素の膜中含有量を少な
くすることができる。その結果、波長選択性が良好で、
微弱な光が照射された場合であっても感度良く検出する
ことができる受光素子を提供することができる。
According to the second characteristic configuration of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention, at least I for forming a light receiving region is formed.
In the step of forming a group II nitride, at least one of the group III metal compounds used as a raw material of the group III element of the group III nitride has at least one hydrogen atom directly bonded to the group III element. Film of carbon, the carbon film acts to form an impurity level that contributes to light absorption when incorporated in a group III nitride, and to have unnecessary sensitivity to the light receiving element. The medium content can be reduced. As a result, the wavelength selectivity is good,
It is possible to provide a light receiving element that can detect with high sensitivity even when weak light is irradiated.

【0022】本発明に係る受光素子の作製方法の第三の
特徴構成によれば、上記III族窒化物のIII族元素
の原料として使用されるIII族金属化合物の内の少な
くとも1つが、上記III族元素に少なくとも1つの水
素原子と少なくとも1つの炭化水素基とが直接結合され
てなる化合物であることから、III族窒化物中に取り
込まれた場合に、光吸収に寄与する不純物準位を形成し
て、受光素子に対して不必要な感度を持たせる働きをす
る炭素の膜中含有量を少なくすることができる。
According to the third characteristic constitution of the method for producing a light-receiving element according to the present invention, at least one of the group III metal compounds used as the raw material of the group III element of the group III nitride is III Since it is a compound in which at least one hydrogen atom and at least one hydrocarbon group are directly bonded to a group element, it forms an impurity level that contributes to light absorption when incorporated into a group III nitride. As a result, the content of carbon in the film, which functions to give unnecessary sensitivity to the light receiving element, can be reduced.

【0023】本発明に係る受光素子の作製方法の第四の
特徴構成によれば、上記III族元素に直接結合される
上記炭化水素基の少なくとも1つに含まれる炭素数が2
以上であることから、III族窒化物中に取り込まれた
場合に、光吸収に寄与する不純物準位を形成して、受光
素子に対して不必要な感度を持たせる働きをする炭素の
膜中含有量を少なくすることができる。
According to the fourth characteristic construction of the method for producing a light-receiving element of the present invention, the carbon number contained in at least one of the hydrocarbon groups directly bonded to the group III element is 2 carbon atoms.
From the above, in a carbon film that, when incorporated into a group III nitride, forms an impurity level that contributes to light absorption and has an unnecessary sensitivity to the light-receiving element. The content can be reduced.

【0024】本発明に係る受光素子の作製方法の第五の
特徴構成によれば、受光領域の形成に係るIII族窒化
物中の含有炭素量が1×1017cm-3以下であるので、
光吸収サイトをなり得る炭素の不純物準位の数が少な
く、その結果、波長選択性が良好で、微弱な光が照射さ
れた場合であっても感度良く検出することができる受光
素子を提供することができる。
According to the fifth characteristic configuration of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention, the carbon content in the group III nitride relating to the formation of the light receiving region is 1 × 10 17 cm -3 or less.
(EN) Provided is a light-receiving element which has a small number of carbon impurity levels capable of forming a light absorption site, and as a result has good wavelength selectivity and can detect with high sensitivity even when weak light is irradiated. be able to.

【0025】本発明に係る受光素子の作製方法の第六の
特徴構成によれば、基板上に、まず、デバイス構造にと
っての緩衝層となるべき単数または複数の半導体層が有
機金属気相成長法によって基板上に形成された後で、そ
のデバイス構造が形成されるので、デバイス構造と基板
との間の格子不整合が緩和され、その結果、デバイス構
造の結晶品質を良好なものとすることができる。
According to the sixth characteristic construction of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention, first, on the substrate, one or a plurality of semiconductor layers to be buffer layers for the device structure are formed by the metal organic chemical vapor deposition method. Since the device structure is formed after being formed on the substrate by the method, the lattice mismatch between the device structure and the substrate is relaxed, and as a result, the crystal quality of the device structure can be improved. it can.

【0026】本発明に係る受光素子の作製方法の第七の
特徴構成によれば、受光領域上の入射光側に反射防止手
段が設けられていることで、反射防止手段を設けていな
い場合に比べて受光領域に入射される光量(エネルギ
量)を増大させることができる。その結果、受光領域に
おける光電変換効率が増大されたことと等価であること
から、火炎からの光の強度が弱くても感度良く検出する
ことができる受光素子を提供することができる。
According to the seventh characteristic configuration of the method for producing a light receiving element according to the present invention, since the antireflection means is provided on the incident light side on the light receiving region, the antireflection means is not provided. In comparison, the amount of light (energy amount) incident on the light receiving region can be increased. As a result, it is equivalent to an increase in photoelectric conversion efficiency in the light receiving region, so that it is possible to provide a light receiving element that can detect with high sensitivity even if the intensity of light from the flame is weak.

【0027】本発明に係る受光素子の作製方法の第八の
特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエネ
ルギが3.6eV以上であることで、波長約344nm
(3.6eV)以下の波長の光、即ち、波長約344n
m以下の波長域に現れる火炎の光を上記受光領域によっ
て選択的に検出することができる受光素子を得ることが
できる。
According to the eighth characteristic construction of the method for manufacturing a light-receiving element according to the present invention, the bandgap energy of the light-receiving region is 3.6 eV or more, which results in a wavelength of about 344 nm.
Light with a wavelength of (3.6 eV) or less, that is, a wavelength of about 344 n
It is possible to obtain a light receiving element capable of selectively detecting flame light appearing in a wavelength range of m or less by the light receiving region.

【0028】本発明に係る受光素子の作製方法の第九の
特徴構成によれば、上記受光領域において3.6eV以
上4.0eV以下のエネルギを有する光が吸収されるこ
とで、波長約310nm(4.0eV)〜344nm
(3.6eV)の範囲の波長の光、即ち、火炎の光の中
でも特に炭化水素を含む化合物を燃焼させた場合に観測
されるOHラジカルの発光に起因する発光ピークを良好
に検出することができる受光素子を得ることができる。
特に、受光素子の設置場所がエンジン内部などの閉鎖さ
れた空間である場合には、屋外に設置された場合には同
時に観測される各種照明機器からの室内光や太陽光とい
った光が存在することがないため、火炎の光のみを良好
に検出することができる。
According to the ninth characteristic configuration of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention, light having an energy of 3.6 eV or more and 4.0 eV or less is absorbed in the light receiving region, so that a wavelength of about 310 nm ( 4.0 eV) to 344 nm
It is possible to satisfactorily detect the light having a wavelength in the range of (3.6 eV), that is, the light emission peak due to the light emission of the OH radical, which is observed when the compound containing the hydrocarbon is burned in the light of the flame. It is possible to obtain a light receiving element that can be obtained.
In particular, when the light receiving element is installed in a closed space such as the inside of an engine, when it is installed outdoors, there must be light such as indoor light and sunlight from various lighting devices that are observed at the same time. Therefore, only the light of the flame can be satisfactorily detected.

【0029】本発明に係る受光素子の作製方法の第十の
特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエネ
ルギが4.1eV以上であることで、波長約300nm
(4.1eV)以下の波長の光、即ち、火炎の光を上記
受光領域によって検出することができる受光素子を得る
ことができる。更に、波長約300nmを超える波長の
光、即ち、各種照明機器などからの室内光に対しては上
記受光領域が感度を有さないので、火炎の光に対して選
択的に感度を有する受光素子を得ることができる。
According to the tenth characteristic configuration of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention, since the bandgap energy of the light receiving region is 4.1 eV or more, the wavelength is about 300 nm.
It is possible to obtain a light receiving element capable of detecting light having a wavelength of (4.1 eV) or less, that is, light of flame, by the light receiving region. Further, since the light receiving region is not sensitive to light having a wavelength of more than about 300 nm, that is, room light from various lighting devices, the light receiving element is selectively sensitive to flame light. Can be obtained.

【0030】本発明に係る受光素子の作製方法の第十一
の特徴構成によれば、上記受光領域のバンドギャップエ
ネルギが4.4eV以上であることで、波長約280n
m(4.4eV)以下の波長の光、即ち、火炎の光を上
記受光領域によって検出することができる受光素子を得
ることができる。更に、波長約280nmを超える波長
の光、即ち、各種照明機器などからの室内光および太陽
光(自然光)に対しては上記受光領域が感度を有さない
ので、火炎の光に対して選択的に感度を有する受光素子
を得ることができる。
According to the eleventh characteristic configuration of the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention, since the bandgap energy of the light receiving region is 4.4 eV or more, a wavelength of about 280 n is obtained.
It is possible to obtain a light receiving element capable of detecting light having a wavelength of m (4.4 eV) or less, that is, light of flame, by the light receiving region. Further, since the light receiving region is not sensitive to light having a wavelength of more than about 280 nm, that is, indoor light and sunlight (natural light) from various lighting devices, it is selective to flame light. It is possible to obtain a light receiving element having sensitivity to.

【0031】本発明に係る火炎センサの特徴構成によれ
ば、受光領域の形成に係るIII族窒化物のバンドギャ
ップエネルギが火炎の光に対して選択的に感度を有する
ような値に調整され、同時に、受光素子に対して不必要
な感度を持たせる働きをする炭素の膜中含有量が低減さ
れた火炎センサが提供される。従って、検出対象とする
波長範囲(火炎の光が含まれる範囲)における感度と、
検出対象としない波長範囲(太陽光や室内光などの外乱
光が含まれる範囲)における感度との間の感度差が大き
い火炎センサが得られることから、照射される火炎の光
強度が小さい場合であっても、その存在を外乱光と区別
して感度良く検出することができる。
According to the characteristic configuration of the flame sensor according to the present invention, the band gap energy of the group III nitride for forming the light receiving region is adjusted to a value having a selective sensitivity to the light of the flame. At the same time, there is provided a flame sensor having a reduced content of carbon in the film, which acts to give unnecessary sensitivity to the light receiving element. Therefore, the sensitivity in the wavelength range to be detected (range in which flame light is included),
A flame sensor with a large sensitivity difference with the sensitivity in the wavelength range that is not the detection target (range that includes ambient light such as sunlight and room light) can be obtained. Even if there is, it can be detected with high sensitivity by distinguishing its presence from ambient light.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
係る受光素子の作製方法について説明する。図1に例示
するのは、受光素子の作製が行われる半導体成長装置
(MOCVD装置)の概略図であり、以下に半導体成長
工程について簡単に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method of manufacturing a light receiving element according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor growth apparatus (MOCVD apparatus) in which a light receiving element is manufactured, and the semiconductor growth step will be briefly described below.

【0033】キャリアガスタンク1は、原料タンク3に
貯蔵された原料を反応室4へ搬送するためのキャリアガ
スを貯蔵しており、そのキャリアガスとしては、窒素ガ
スや水素ガスなどを使用することができる。キャリアガ
スタンク1を出たキャリアガスに対しては、ガス中に含
まれる酸素の除去が酸素除去装置2によって実施され
る。キャリアガスとして水素ガスを使用した場合の酸素
除去装置2の具体例としては、パラジウム膜を備えて構
成された水素透過膜などがあり、これは金属パラジウム
膜に水素ガスを流した際に、分子の大きさの小さい水素
ガスだけが選択的にパラジウム膜を通過できるという特
性を利用したものである。その結果、酸素除去装置2以
降のガス供給路における酸素濃度を、極めて低いレベル
にまで低減させることができる。
The carrier gas tank 1 stores a carrier gas for carrying the raw material stored in the raw material tank 3 to the reaction chamber 4. As the carrier gas, nitrogen gas or hydrogen gas may be used. it can. Oxygen contained in the carrier gas discharged from the carrier gas tank 1 is removed by the oxygen removing device 2. A specific example of the oxygen removing device 2 when hydrogen gas is used as the carrier gas is a hydrogen permeable membrane including a palladium membrane, which is a molecule that is used when hydrogen gas is passed through a metal palladium membrane. It utilizes the characteristic that only hydrogen gas having a small size can selectively pass through the palladium membrane. As a result, the oxygen concentration in the gas supply passage after the oxygen removing device 2 can be reduced to an extremely low level.

【0034】酸素除去装置2を通過した後、酸素が除去
されたキャリアガスは、バルブV1によってその流量の
調整が行われた後で原料タンク3へ流れ込む。本実施形
態では、原料として液体の有機金属材料を想定している
ことから、原料タンク3内にバブラーを設けておくこと
で、気化された有機金属の原料がキャリアガスと共にバ
ルブV2を通って反応室4側へ流れ出すように構成する
ことができる。また、原料ガスの希釈を行いたい場合に
は、バルブV3の開度を調整して、キャリアガスのみを
反応室4側へ流せばよい。また、原料がガスである場合
には、原料タンク7にその原料を貯蔵し、バルブV4で
流量を調整しながら反応室4内に供給すればよい。
After passing through the oxygen removing device 2, the oxygen-free carrier gas flows into the raw material tank 3 after its flow rate is adjusted by the valve V1. In the present embodiment, since a liquid organometallic material is assumed as the raw material, a bubbler is provided in the raw material tank 3 so that the vaporized organometallic raw material reacts with the carrier gas through the valve V2. It can be configured to flow out to the chamber 4 side. Further, when it is desired to dilute the raw material gas, the opening degree of the valve V3 may be adjusted so that only the carrier gas flows into the reaction chamber 4 side. Further, when the raw material is gas, the raw material may be stored in the raw material tank 7 and supplied into the reaction chamber 4 while adjusting the flow rate with the valve V4.

【0035】尚、図1中では簡略化のため原料タンク3
を1つしか図示していないが、原料が複数ある場合は原
料タンク3を並列に複数設け、原料の量がそれぞれ調整
された原料ガスがそれぞれ反応室4側へ流入するように
構成すればよい。反応室4へ流入させる原料の量の調整
は、各原料タンク3の上流側にそれぞれ設けられるバル
ブV1の開度を調整して、原料タンク3内に流入するガ
スの量を調整し、各原料タンク3の下流側にそれぞれ設
けられるバルブV2の開度を調整することで行われる。
In FIG. 1, the raw material tank 3 is shown for simplification.
Although only one is shown in the figure, when there are a plurality of raw materials, a plurality of raw material tanks 3 may be provided in parallel so that raw material gases whose raw material amounts are adjusted respectively flow into the reaction chamber 4 side. . The amount of the raw material to be flown into the reaction chamber 4 is adjusted by adjusting the opening of the valve V1 provided on the upstream side of each raw material tank 3 to adjust the amount of the gas flowing into the raw material tank 3. This is performed by adjusting the opening degree of the valve V2 provided on the downstream side of the tank 3.

【0036】反応室4内に供給された原料ガスは、反応
室4に設けられた原料ガスの活性化手段(図示せず)に
よって、サンプルホルダ5上に置かれた基板6の結晶成
長面に堆積する。また、サンプルホルダを加熱して、基
板6の温度を調整することも行われる。反応室4内は排
気されており、所定の圧力に調整される。原料ガスの活
性化手段としては、加熱手段、プラズマ発生手段などが
代表的なものであり、供給された原料ガスが複数種の元
素を含む場合には、活性化された各元素が化合物を形成
して基板6の結晶成長面に堆積成長される。尚、原料ガ
スの種類によってその活性化の度合は様々であり、基板
6の表面付近で分解される有機金属材料や、基板6の表
面に到達する以前に分解される有機金属材料などがあ
る。また、上記基板材料としては、堆積成長される物質
と相性の良い材料が用いられる。
The source gas supplied into the reaction chamber 4 is applied to the crystal growth surface of the substrate 6 placed on the sample holder 5 by the source gas activating means (not shown) provided in the reaction chamber 4. accumulate. Also, the temperature of the substrate 6 is adjusted by heating the sample holder. The inside of the reaction chamber 4 is exhausted and adjusted to a predetermined pressure. Heating means, plasma generating means, etc. are typical means for activating the raw material gas. When the supplied raw material gas contains a plurality of kinds of elements, each activated element forms a compound. Then, it is deposited and grown on the crystal growth surface of the substrate 6. The degree of activation varies depending on the type of raw material gas, and there are organometallic materials that are decomposed near the surface of the substrate 6 and organometallic materials that are decomposed before reaching the surface of the substrate 6. As the substrate material, a material having a good compatibility with the substance to be deposited and grown is used.

【0037】以上のような半導体成長工程を繰り返すこ
とで、基板6上に複数の半導体層のエピタキシャル成長
が行われ、結果として半導体積層構造を得ることができ
る。また、必要があれば不純物を注入して、各半導体層
をp型半導体やn型半導体にさせることができる。
By repeating the above semiconductor growth process, a plurality of semiconductor layers are epitaxially grown on the substrate 6, and as a result, a semiconductor laminated structure can be obtained. Further, if necessary, impurities can be implanted to make each semiconductor layer a p-type semiconductor or an n-type semiconductor.

【0038】以下に、本発明に係る受光素子の作製方法
について例を挙げて詳細に説明する。図2に示す受光素
子30は、基板10上に、図1を参照して説明した有機
金属気相成長法により設けられた下地構造と、その下地
構造上に、同じく有機金属気相成長法により設けられた
デバイス構造とを備えてなる。下地構造は、基板10上
に、低温堆積緩衝層11と、結晶改善層12と、低温堆
積中間層13とを順次堆積することで得られる。また、
デバイス構造は、下地構造上に、n型半導体層14と、
受光領域として作用するi型半導体層15と、p型半導
体層16と、p型コンタクト層17とを順次堆積し、そ
れらの堆積層を部分的にエッチングすることで露出され
たn型半導体層14の表面に電極18(負極)を設け、
p型コンタクト層17の表面に電極19(正極)を設け
ることで得られる。
The method for manufacturing the light receiving element according to the present invention will be described in detail below with reference to examples. The light-receiving element 30 shown in FIG. 2 has a base structure provided on the substrate 10 by the metal-organic vapor phase epitaxy method described with reference to FIG. And a device structure provided. The underlying structure is obtained by sequentially depositing the low temperature deposition buffer layer 11, the crystal improvement layer 12, and the low temperature deposition intermediate layer 13 on the substrate 10. Also,
The device structure is such that an n-type semiconductor layer 14 and
The n-type semiconductor layer 14 exposed by sequentially depositing the i-type semiconductor layer 15, which functions as a light receiving region, the p-type semiconductor layer 16, and the p-type contact layer 17, and partially etching these deposited layers. The electrode 18 (negative electrode) is provided on the surface of
It is obtained by providing the electrode 19 (positive electrode) on the surface of the p-type contact layer 17.

【0039】上述した基板、下地構造、およびデバイス
構造の各材料は、例えば、基板10はサファイアであ
り、低温堆積緩衝層11はAlN(厚さ20nm)であ
り、結晶改善層12はGaN(厚さ1μm)であり、低
温堆積中間層13はAlN(厚さ20nm)であり、n
型半導体層14(厚さ1μm)とi型半導体層15(厚
さ100〜200nm)とp型半導体層16(厚さ80
nm)とは単結晶InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦
1、0≦y≦1)である。また、p型コンタクト層17
はp−GaNまたはアルミニウム組成比yの小さいAl
yGa1-yN(厚さ20nm)である。更に、電極18お
よび電極19はTi、Ni、Al、Auなどの金属を使
用して形成される。また、電極18とn型半導体層14
との間、および電極19とp型コンタクト層17との間
の電気的な特性はオーミックな状態である。また、光が
電極19側からi型半導体層15に入射するように構成
されているため、電極19は光を透過させることができ
る構成であることが必要である。従って、電極19は、
メッシュ状電極または透明導電性電極の形態で作製され
る。尚、上述した膜厚の値は用途に応じて他の値に変更
可能である。
As the materials of the substrate, the underlying structure, and the device structure described above, for example, the substrate 10 is sapphire, the low-temperature deposition buffer layer 11 is AlN (thickness 20 nm), and the crystal improvement layer 12 is GaN (thickness). 1 μm), the low temperature deposition intermediate layer 13 is AlN (thickness 20 nm), n
-Type semiconductor layer 14 (thickness 1 μm), i-type semiconductor layer 15 (thickness 100 to 200 nm), and p-type semiconductor layer 16 (thickness 80)
nm) and a single crystal In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1). In addition, the p-type contact layer 17
Is p-GaN or Al having a small aluminum composition ratio y
y Ga 1-y N (thickness 20 nm). Further, the electrodes 18 and 19 are formed using a metal such as Ti, Ni, Al, Au. In addition, the electrode 18 and the n-type semiconductor layer 14
And the electrical characteristics between the electrode 19 and the p-type contact layer 17 are in an ohmic state. Further, since the light is configured to enter the i-type semiconductor layer 15 from the electrode 19 side, the electrode 19 needs to have a structure capable of transmitting the light. Therefore, the electrode 19 is
It is manufactured in the form of a mesh electrode or a transparent conductive electrode. The above-mentioned film thickness value can be changed to another value according to the application.

【0040】尚、上記下地構造の役割は、デバイス構造
の結晶品質を良好なものとすることである。サファイア
基板10の結晶成長表面における格子間隔と、デバイス
構造を構成するInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、
0≦y≦1)の格子定数との間には大きな差が存在する
が、下地構造によってその格子不整合を緩和することが
できるため、デバイス構造を構成するInAlGaNを
成長させる際に加わる格子不整合による応力を非常に小
さくさせることができる。その結果、デバイス構造中の
InAlGaNの結晶品質を良好にすることができる。
The role of the underlying structure is to improve the crystal quality of the device structure. In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1 constituting the lattice spacing in the crystal growth surface of the sapphire substrate 10, the device structure,
There is a large difference with the lattice constant of 0 ≦ y ≦ 1), but since the lattice mismatch can be relaxed by the underlying structure, the lattice mismatch added when growing InAlGaN forming the device structure. The stress due to matching can be made very small. As a result, the crystal quality of InAlGaN in the device structure can be improved.

【0041】以上のような受光素子を構成することで、
電極19側から照射された光が、受光領域として作用す
るi型半導体層15に入射し、i型半導体層15のバン
ドギャップエネルギに相当するエネルギの光を吸収して
光キャリアを発生する。そして、電極18および電極1
9の間に印加された逆バイアス電圧によって上記光キャ
リアが光電流として取り出され、その電流の大きさから
受光した光の強度が導出される。
By configuring the light receiving element as described above,
The light emitted from the electrode 19 side is incident on the i-type semiconductor layer 15 which functions as a light receiving region, absorbs the light having the energy corresponding to the bandgap energy of the i-type semiconductor layer 15, and generates photocarriers. Then, the electrode 18 and the electrode 1
The photocarrier is extracted as a photocurrent by the reverse bias voltage applied during 9, and the intensity of the received light is derived from the magnitude of the current.

【0042】上記のようにIII族窒化物で構成された
受光素子を作製する場合、各層の作製にあたっては有機
金属気相成長法が用いられるのだが、ガリウム源として
トリエチルガリウム(TEGa)を用い、アルミニウム
源としてトリエチルアルミニウム(TEAl)、インジ
ウム源としてトリエチルインジウム(TEIn)、窒素
源としてアンモニアが用いられる。従って、図1を参照
すると、液体であるTEGaとTEAlとTEInとが
別個の原料タンク3に貯蔵され、キャリアガスに搬送さ
れて反応室4に供給される。また、アンモニアは原料タ
ンク7に貯蔵され、反応室4に供給される。尚、基板温
度を約1000℃に設定して成膜を行った。
When a light-receiving element composed of a group III nitride is produced as described above, metalorganic vapor phase epitaxy is used for producing each layer, but triethylgallium (TEGa) is used as a gallium source, Triethylaluminum (TEAl) is used as an aluminum source, triethylindium (TEIn) is used as an indium source, and ammonia is used as a nitrogen source. Therefore, referring to FIG. 1, liquids TEGa, TEAl, and TEIn are stored in separate raw material tanks 3, transported to a carrier gas, and supplied to the reaction chamber 4. Further, ammonia is stored in the raw material tank 7 and supplied to the reaction chamber 4. The substrate temperature was set to about 1000 ° C. to form the film.

【0043】また、ドーパントを用いてn型またはp型
の不純物半導体を作製する場合、Siドープの場合のド
ーパントとしてジシランまたはシランを使用し、Mgド
ープの場合のドーパントとしてMeCp2Mg(ビスメ
チルシクロペンタンマグネシウム)またはEtCp2
g(ビスエチルシクロペンタンマグネシウム)を使用
し、Beドープの場合のドーパントとしてCp2Be
(シクロペンタンベリリウム)またはMeCp2Be
(ビスメチルシクロペンタンベリリウム)を使用するこ
とができる。
When an n-type or p-type impurity semiconductor is manufactured using a dopant, disilane or silane is used as a dopant in the case of Si doping, and MeCp 2 Mg (bismethylcyclo) is used as a dopant in the case of Mg doping. Magnesium pentane) or EtCp 2 M
g (bisethylcyclopentane magnesium) is used, and Cp 2 Be is used as a dopant in the case of Be doping.
(Cyclopentane beryllium) or MeCp 2 Be
(Bismethylcyclopentane beryllium) can be used.

【0044】一般に、III族窒化物のIII族元素の
原料として使用されるIII族金属化合物は、トリメチ
ルガリウム(TMGa)や、トリメチルアルミニウム
(TMAl)や、トリメチルインジウム(TMIn)な
どの有機金属化合物であり、その有機金属化合物の1つ
の炭化水素基の炭素数は1(つまり、メチル基)であっ
た。しかし、本実施形態において、上述のように1つの
炭化水素基に含まれる炭素数が2(つまり、エチル基)
の有機金属化合物を使用したことで、表1に示すよう
に、得られたIII族窒化物(AlGaN)中の含有炭
素量を低減させることができた。これはIII族窒化物
としてInAlGaNを用いた場合も同様である。
Generally, the group III metal compound used as a raw material for the group III element of the group III nitride is an organic metal compound such as trimethylgallium (TMGa), trimethylaluminum (TMAl), or trimethylindium (TMIn). The number of carbon atoms of one hydrocarbon group of the organometallic compound was 1 (that is, a methyl group). However, in the present embodiment, as described above, the number of carbon atoms contained in one hydrocarbon group is 2 (that is, ethyl group).
By using the organometallic compound of No. 3, as shown in Table 1, it was possible to reduce the carbon content in the obtained group III nitride (AlGaN). This is also the case when InAlGaN is used as the group III nitride.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1に示した結果は、TMGaおよびTM
Alの分子が比較的安定であり、基板付近において分解
されために、膜中に炭素が取り込まれ易くなる一方で、
TEGaおよびTEAlの分子は基板付近に到達する以
前で分解され、基板付近に到達する炭素ラジカルの数が
少なくなることによるものであると考察することができ
る。
The results shown in Table 1 are TMGa and TM.
Since Al molecules are relatively stable and decomposed near the substrate, carbon is easily incorporated into the film,
It can be considered that the molecules of TEGa and TEAl are decomposed before reaching the vicinity of the substrate, and the number of carbon radicals reaching the vicinity of the substrate is reduced.

【0047】以上のように、本実施形態において得られ
たIII族窒化物の含有炭素量を減少させることができ
ることから、その炭素による不純物準位が光吸収に寄与
することで、受光素子に不必要な感度が現れることを防
止することができる。その結果、波長選択性が良好で、
微弱な光が照射された場合であっても感度良く検出する
ことができる受光素子を提供することができる。特に、
検出対象とする波長域の光強度が微弱である状況で使用
される火炎センサとしてこの受光素子を使用する場合に
は、検出対象とする光の波長範囲における感度と、検出
対象としない光の波長範囲における感度との間の差が大
きいことが要求されるため、本実施形態の持つ意味が大
きくなる。
As described above, since the amount of carbon contained in the group III nitride obtained in this embodiment can be reduced, the impurity level of the carbon contributes to light absorption, so that the light-receiving element is not affected. It is possible to prevent the required sensitivity from appearing. As a result, the wavelength selectivity is good,
It is possible to provide a light receiving element that can detect with high sensitivity even when weak light is irradiated. In particular,
When using this light receiving element as a flame sensor used in a situation where the light intensity in the wavelength range to be detected is weak, the sensitivity in the wavelength range of the light to be detected and the wavelength of the light not to be detected Since it is required that the difference between the range and the sensitivity is large, the significance of the present embodiment is large.

【0048】ここで、受光領域として作用するi型半導
体層15、並びにn型半導体層14およびp型半導体層
16を構成するInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、
0≦y≦1)のバンドギャップエネルギはインジウム組
成比xおよびアルミニウム組成比yを変えることで調整
され、インジウム組成比xおよびアルミニウム組成比y
とInAlGaNのバンドギャップエネルギとは図3に
示すような関係で表される。図3から読み取れるよう
に、インジウム組成比xおよびアルミニウム組成比yを
変えることで、InxAlyGa1-x-yNのバンドギャッ
プエネルギを1.9eVから6.2eVにまで調整する
ことができる。言い換えると、受光領域で吸収可能な光
の波長範囲は約200nm〜約650nmの間で調整可
能である。また、受光素子において火炎の光を検出する
場合には、図4の発光スペクトルに示すような火炎の発
光を吸収出来るだけのバンドギャップエネルギを有する
受光領域を形成すればよい。尚、図4に示す火炎の発光
スペクトルは、ガス(炭化水素)を燃焼させた際に発生
する火炎のスペクトルである。また、太陽光のスペクト
ルと、各種照明機器からの光による室内光のスペクトル
も同時に示す。
[0048] Here, In x Al y Ga 1- xy N (0 ≦ x ≦ 1 constituting the i-type semiconductor layer 15 and n-type semiconductor layer 14 and the p-type semiconductor layer 16, which acts as a light receiving region,
The band gap energy of 0 ≦ y ≦ 1) is adjusted by changing the indium composition ratio x and the aluminum composition ratio y, and the indium composition ratio x and the aluminum composition ratio y are adjusted.
And the band gap energy of InAlGaN are expressed by the relationship shown in FIG. As seen from FIG. 3, by changing the indium composition ratio x and the aluminum composition ratio y, it is possible to adjust the band gap energy of In x Al y Ga 1-xy N from 1.9eV down to 6.2 eV. In other words, the wavelength range of light that can be absorbed in the light receiving region is adjustable between approximately 200 nm and approximately 650 nm. Further, when the light of the flame is detected by the light receiving element, it is sufficient to form the light receiving region having the band gap energy that can absorb the light emission of the flame as shown in the emission spectrum of FIG. The emission spectrum of the flame shown in FIG. 4 is the spectrum of the flame generated when gas (hydrocarbon) is burned. Further, the spectrum of sunlight and the spectrum of room light due to light from various lighting devices are also shown at the same time.

【0049】以下には、紫外線受光素子として使用する
場合の好ましい受光領域のバンドギャップエネルギにつ
いて説明する。従って、バンドギャップエネルギを大き
くするために、インジウムを含まないものとして(イン
ジウム組成比x=0として)説明する。
The band gap energy of a preferable light receiving region when used as an ultraviolet light receiving element will be described below. Therefore, in order to increase the band gap energy, description will be made assuming that indium is not included (indium composition ratio x = 0).

【0050】受光素子に波長選択性を持たせるために
は、受光領域(AlyGa1-yN)におけるAlの組成比
を調整して、そのバンドギャップエネルギを所望の値に
設定することが行われる。例えば、波長約344nm以
下の波長域に比較的大きい強度で現れる火炎の光を選択
的に受光することのできる火炎センサを作製したい場合
には、受光領域のバンドギャップエネルギが3.6eV
以上となるようにアルミニウム組成比y=0.05、或
いはそれ以上とすればよい。或いは、約300nm以上
の波長域に含まれる、各種照明機器からの光(室内光)
を受光せずに、検出対象波長範囲にある火炎の光を受光
するような火炎センサを作製したい場合には、受光領域
のバンドギャップエネルギが4.1eV以上となるよう
にアルミニウム組成比y=0.25、或いはそれ以上と
すればよい。また或いは、約280nm以上の波長域に
含まれる、太陽光からの光を受光せずに、検出対象波長
範囲にある火炎の光のみを受光するような火炎センサを
作製したい場合には、受光領域のバンドギャップエネル
ギが4.4eV以上となるようにアルミニウム組成比y
=0.35、或いはそれ以上とすればよい。
[0050] In order to provide wavelength selectivity to the light-receiving element, by adjusting the composition ratio of Al in the light receiving area (Al y Ga 1-y N ), to set the band gap energy to a desired value Done. For example, when it is desired to manufacture a flame sensor capable of selectively receiving flame light that appears with a relatively large intensity in a wavelength range of about 344 nm or less, the bandgap energy of the light receiving region is 3.6 eV.
The aluminum composition ratio y may be set to y = 0.05 or more so as to be the above. Alternatively, light from various lighting devices (room light) included in the wavelength range of about 300 nm or more.
When it is desired to manufacture a flame sensor that receives the light of the flame within the detection target wavelength range without receiving the light, the aluminum composition ratio y = 0 so that the bandgap energy of the light receiving region is 4.1 eV or more. 0.25 or more. Alternatively, when it is desired to manufacture a flame sensor that receives only the light of the flame within the detection target wavelength range without receiving the light from sunlight included in the wavelength range of about 280 nm or more, the light receiving region Of aluminum composition ratio y such that the band gap energy of
= 0.35, or higher.

【0051】或いは、弱い光強度であれば太陽光などの
外乱光が受光領域において吸収されても構わない場合に
は、受光領域のバンドギャップエネルギが4.3eV以
上(波長約290nm以下)となるようにアルミニウム
組成比y=0.31、或いはそれ以上とすればよい。波
長約290nm以下では図4に示すようにそれらの外乱
光の光強度が非常に小さくなり、他方で火炎の光は大き
いので、結果として火炎の光が存在することを検知する
ことができる。
Alternatively, if ambient light such as sunlight may be absorbed in the light-receiving region as long as the light intensity is weak, the bandgap energy in the light-receiving region is 4.3 eV or more (wavelength of about 290 nm or less). Thus, the aluminum composition ratio y should be 0.31 or more. When the wavelength is about 290 nm or less, the light intensity of the ambient light becomes very small as shown in FIG. 4, and the light of the flame is large on the other hand, and as a result, the presence of the light of the flame can be detected.

【0052】更に、受光素子がエンジン内部などの閉鎖
空間に設置され、そこで燃焼される燃料の発光を検出し
たい場合には、上述した室内光や太陽光が存在しないた
め、それらを排除するような大きいバンドギャップエネ
ルギを設定する必要はない。そのため、検出対象波長範
囲にある火炎の光の中でも特に炭化水素を含む化合物
(エンジンで燃焼される燃料)を燃焼させた場合に観測
されるOHラジカルの発光に起因する発光ピーク(波長
約310nm(310nm±10nm):4.0eV)
の光(波長310nm以上344nm以下の火炎の光)
を選択的に受光することのできる受光素子を作製した場
合には、受光領域のバンドギャップエネルギが3.6e
V以上4.0eV以下となるように、アルミニウム組成
比yを0.05以上0.23以下とすればよい。
Further, when the light receiving element is installed in a closed space such as the inside of an engine and it is desired to detect the light emission of the fuel burned therein, the above-mentioned room light and sunlight are not present, so that they are excluded. It is not necessary to set a large bandgap energy. Therefore, among the light of the flame in the detection target wavelength range, a light emission peak (wavelength of approximately 310 nm (wavelength of about 310 nm ( 310 nm ± 10 nm): 4.0 eV)
Light (light of flame with wavelength of 310nm to 344nm)
When a light receiving element capable of selectively receiving light is produced, the bandgap energy of the light receiving region is 3.6e.
The aluminum composition ratio y may be set to 0.05 or more and 0.23 or less so as to be V or more and 4.0 eV or less.

【0053】尚、上述したインジウム組成比xおよびア
ルミニウム組成比yとInAlGaNのバンドギャップ
エネルギとの関係は理論値に基づいて説明したものであ
り、インジウム組成比xおよびアルミニウム組成比yを
理論値通りにして成膜を行ったとしても実際に得られる
InAlGaN層のバンドギャップエネルギが異なる可
能性もある。例えば、三元混晶化合物であるAlGaN
の場合には、二元化合物であるGaNが生成され易く、
その結果、バンドギャップエネルギが低エネルギ側(長
波長側)にシフトする傾向にある。従って、理論値通り
のバンドギャップエネルギを得たい場合には、アルミニ
ウム組成比を予め大きく設定した上で成膜することが行
われることもある。
The relationship between the indium composition ratio x and the aluminum composition ratio y and the bandgap energy of InAlGaN described above is based on the theoretical values, and the indium composition ratio x and the aluminum composition ratio y are the same as the theoretical values. Even if the film is formed as described above, the band gap energy of the InAlGaN layer actually obtained may be different. For example, AlGaN which is a ternary mixed crystal compound
In the case of, the binary compound GaN is easily generated,
As a result, the band gap energy tends to shift to the low energy side (long wavelength side). Therefore, when it is desired to obtain the bandgap energy according to the theoretical value, the aluminum composition ratio may be set to a large value before the film formation.

【0054】以上のように、デバイス構造中の受光領域
のバンドギャップを調整し、所望の波長の光を受光する
ことについて説明を行ったが、受光領域以外の部分(例
えば、図2のp型半導体層とn型半導体層)のバンドギ
ャップエネルギを受光領域のバンドギャップエネルギ以
上に設計した場合には別の効果を得ることができる。つ
まり、受光領域以外の部分を光透過特性の良好な、受光
領域にとっての窓にすることができるので、受光領域に
入射される光の強度を大きく確保することができる。従
って、外部から受光素子に照射される光が微弱であって
も、その光強度を減衰させることなく受光領域にまで到
達させることができる。
As described above, the band gap of the light receiving region in the device structure is adjusted to receive light of a desired wavelength. However, a portion other than the light receiving region (for example, the p-type shown in FIG. 2) has been described. When the band gap energy of the semiconductor layer and the n-type semiconductor layer) is designed to be equal to or larger than the band gap energy of the light receiving region, another effect can be obtained. In other words, the portion other than the light receiving region can be used as a window for the light receiving region, which has good light transmission characteristics, so that the intensity of light incident on the light receiving region can be secured to be large. Therefore, even if the light applied to the light receiving element from the outside is weak, it is possible to reach the light receiving region without attenuating the light intensity.

【0055】また、光吸収サイトとなり得る不純物準位
を形成する炭素の膜中含有量は、少なくとも受光領域と
して作用するi型半導体層15において低減させること
が要求されるため、受光領域の形成に係るIII族窒化
物半導体を形成する場合にのみ本発明に係る受光素子の
形成方法を適用することが可能である。但し、受光領域
の形成に係るIII族窒化物半導体を挟んで配置された
半導体層(受光領域から光キャリアの拡散距離内にある
半導体層)を形成する際にも本発明に係る受光素子の形
成方法を適用することが好ましく、その場合には、得ら
れる受光素子が検出対象とする光の波長範囲における感
度と検出対象としない光の波長範囲における感度との差
を大きくすることができる。
Further, since the content of carbon in the film forming the impurity level which can be a light absorption site is required to be reduced at least in the i-type semiconductor layer 15 which functions as a light receiving region, it is necessary to form the light receiving region. The method for forming a light receiving element according to the present invention can be applied only when forming such a group III nitride semiconductor. However, the formation of the light receiving element according to the present invention is also performed when forming a semiconductor layer (a semiconductor layer located within the diffusion distance of the photocarriers from the light receiving region), which is arranged so as to sandwich the group III nitride semiconductor in the formation of the light receiving region. It is preferable to apply the method, and in that case, the difference between the sensitivity in the wavelength range of light to be detected by the light receiving element obtained and the sensitivity in the wavelength range of light not to be detected can be increased.

【0056】<別実施形態> <1>以上のように受光素子の構成について説明した
が、素子表面で光が反射され、受光領域に入射する光の
強度が小さくなるという問題があり、それを防止するよ
うな反射防止機能を受光素子に備えさせることについて
図5を参照して説明する。
<Other Embodiments><1> The configuration of the light receiving element has been described above. However, there is a problem that the light is reflected on the surface of the element and the intensity of the light incident on the light receiving region becomes small. The provision of the antireflection function for preventing the light receiving element will be described with reference to FIG.

【0057】図5(a)は、反射防止機能を備えた受光
素子31の構成図であり、図5(b)は図5(a)に示
した反射防止機能部分の説明図であり、図5(c)は反
射防止機能を備えていない場合の比較例の説明図であ
る。
FIG. 5A is a configuration diagram of the light receiving element 31 having an antireflection function, and FIG. 5B is an explanatory diagram of the antireflection function portion shown in FIG. 5A. 5C is an explanatory diagram of a comparative example in the case where the antireflection function is not provided.

【0058】まず、図5(a)に示す受光素子31は、
図2に例示した素子構造と同様である。異なる点は、電
極19の構成と、電極19が設けられていないp型コン
タクト層17上の部分に、反射防止手段として作用する
光透過層20が設けられている点である。ここで使用し
た光透過層20はAlyGa1-yN(0≦y≦1)であ
り、原子の組成を異ならせることで屈折率を調整するこ
とができる。他にも、弗化マグネシウム(MgF2)、
弗化カルシウム(CaF2)、二酸化珪素(SiO 2)等
を用いることができる。尚、AlyGa1-yNを用いた場
合には、各半導体層と同じ成膜プロセスにおいて作製で
きるという利点がある。
First, the light receiving element 31 shown in FIG.
It is similar to the element structure illustrated in FIG. The difference is that
Structure of pole 19 and p-type capacitor without electrode 19
Acts as an antireflection means on the portion on the tact layer 17.
The point is that the light transmitting layer 20 is provided. Used here
The light transmission layer 20 is made of AlyGa1-yN (0 ≦ y ≦ 1)
The refractive index can be adjusted by changing the atomic composition.
You can In addition, magnesium fluoride (MgF2),
Calcium fluoride (CaF2), Silicon dioxide (SiO 2)etc
Can be used. In addition, AlyGa1-yWhen using N
In the case of
There is an advantage that you can.

【0059】図5(b)は、図5(a)に示した受光素
子31中の半導体構造上に備えられた反射防止機能部分
を説明する図である。図中では、空気中の屈折率を
0、光透過層の屈折率をn1(n1>n0)、p型コンタ
クト層17の屈折率をn2(n2>n1)としている。更
に、比較例として図5(c)には、反射防止機能が備わ
っていない場合の反射について説明する。
FIG. 5B is a diagram for explaining an antireflection function portion provided on the semiconductor structure in the light receiving element 31 shown in FIG. 5A. In the figure, the refractive index in air is n 0 , the refractive index of the light transmitting layer is n 1 (n 1 > n 0 ), and the refractive index of the p-type contact layer 17 is n 2 (n 2 > n 1 ). . Further, as a comparative example, FIG. 5C illustrates reflection when the antireflection function is not provided.

【0060】まず、図5(a)および図5(b)に示す
ように、p型コンタクト層17と光透過層20が設けら
れ、上記光透過層20が空気中に露出している場合と、
光透過層20が設けられておらず、p型コンタクト層1
7が空気中に露出している場合の2例について、p型コ
ンタクト層17に垂直に入射する入射光に対する反射率
1およびR2を以下の数1および数2に示す。ここで、
光透過層20の膜厚d 20は、入射光の四分の一波長を自
身の屈折率で割った値:d20=λ(入射光)/4n1
設定される。尚、入射光の波長とは、透過させたい光の
波長であり、例えば、火炎の光に対応する260nm〜
280nmの波長である。
First, FIG. 5A and FIG. 5B are shown.
As described above, the p-type contact layer 17 and the light transmission layer 20 are provided.
When the light transmission layer 20 is exposed to the air,
The light transmission layer 20 is not provided, and the p-type contact layer 1
For two cases where 7 is exposed to the air, p-type
Reflectance for incident light perpendicularly incident on the contact layer 17
R1And R2Are shown in Equations 1 and 2 below. here,
Thickness d of the light transmission layer 20 20Measures the quarter wavelength of the incident light.
Value divided by the refractive index of the body: d20= Λ (incident light) / 4n1To
Is set. The wavelength of the incident light is the
The wavelength is, for example, 260 nm corresponding to the light of a flame.
The wavelength is 280 nm.

【0061】[0061]

【数1】 R1=(n0・n2−n12/(n0・n2+n12 [Formula 1] R 1 = (n 0 · n 2 −n 1 ) 2 / (n 0 · n 2 + n 1 ) 2

【0062】[0062]

【数2】R2=(n0−n22/(n0+n22 ## EQU2 ## R 2 = (n 0 −n 2 ) 2 / (n 0 + n 2 ) 2

【0063】ここで、p型コンタクト層17の屈折率n
2は、光透過層20の屈折率n1よりも大きいことから、
0=1とすると、数1と数2とを比較することで、R2
>R 1であることが分かる。従って、光透過層20を設
けた場合にp型コンタクト層17に入射する光の強度
は、設けなかった場合にp型コンタクト層17に入射す
る光よりも大きくなり、実効的に受光素子の光電変換効
率を増大させることができたことになる。その結果、照
射される光を効率よく受光領域に導入することができる
受光素子が提供される。
Here, the refractive index n of the p-type contact layer 17 is
2Is the refractive index n of the light transmitting layer 20.1Is greater than
n0If = 1, by comparing equation 1 and equation 2, R2
> R 1It turns out that Therefore, the light transmission layer 20 is provided.
Intensity of light incident on the p-type contact layer 17 in the case of
Is incident on the p-type contact layer 17 when not provided.
The light conversion efficiency of the light receiving element is
The rate can be increased. As a result, Teru
The emitted light can be efficiently introduced into the light receiving area.
A light receiving element is provided.

【0064】<2>上述の実施形態においては、電極1
8および電極19の材料としてTi、Ni、Al、Au
などの金属を使用できることを説明したが、他の材料を
用いても構わない。例えば、ZrB2を電極として使用
することができる。その電極の材料となるZrB2は、
イオンビームスパッタ、レーザアブレーション、CVD
などの蒸着方法により作製することができるが、Zr源
としてZr[N(C2524、またはZr(BH44
などを使用し、B源としてトリメチルボロンを使用した
MOCVD法を利用してZrB2を作製する場合、図1
を参照して説明した成膜装置を使用して、III族窒化
物と同様のプロセスで作製できるという利点がある。
尚、作製されたZrB2電極上にAl、Au、Ni、T
iなどの金属を更に形成してZrB2電極を保護するよ
うな多層電極を形成してもよい。
<2> In the above embodiment, the electrode 1
8 and electrodes 19 are made of Ti, Ni, Al, Au
Although it has been described that a metal such as the above can be used, other materials may be used. For example, ZrB 2 can be used as an electrode. ZrB 2 which is the material of the electrode is
Ion beam sputtering, laser ablation, CVD
Can be prepared by a vapor deposition method such as Zr [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 or Zr (BH 4 ) 4 as a Zr source.
1 to produce ZrB 2 using the MOCVD method using trimethylboron as the B source.
There is an advantage that the film forming apparatus described with reference to can be used to form the film in a process similar to that of the group III nitride.
Incidentally, Al on the ZrB 2 electrode prepared, Au, Ni, T
A metal such as i may be further formed to form a multi-layer electrode that protects the ZrB 2 electrode.

【0065】更に、電極材料にZrB2を使用した場合
には、下地の半導体層との間の電気的な特性をオーミッ
クなものとすることができるという利点がある。例え
ば、電極の材料にAl、Au、Ni、Tiなどを使用し
た場合、これらの材料ではIn xAlyGa1-x-yN層
(0≦x≦1、0≦y≦1)との間の電気的な特性をオ
ーミックなものとするためには、アルミニウム組成比y
の値を小さくすることが要求された。しかし、電極の材
料としてZrB2を使用した場合には、アルミニウム組
成比に制限されず、アルミニウム組成比yの値が大きい
場合にも、電極とInAlGaN層との界面の電気的な
特性をオーミックなものとすることができる。
Furthermore, ZrB is used as the electrode material.2When using
The ohmic characteristics of the underlying semiconductor layer.
It has the advantage that it can be example
For example, use Al, Au, Ni, Ti, etc. as the electrode material.
In these materials, In xAlyGa1-xyN layer
The electrical characteristics between (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1)
In order to obtain a strong one, the aluminum composition ratio y
Was required to be small. However, the material of the electrode
ZrB as a fee2If you use
The composition ratio is not limited, and the aluminum composition ratio y is large.
In this case also, the electrical properties of the interface between the electrode and the InAlGaN layer
The characteristics can be ohmic.

【0066】<3>上述の実施形態では、III族窒化
物半導体の原料として使用される全てのIII族金属化
合物に含まれる1つの炭化水素基に含まれる炭素数が2
以上である場合について説明したが、本発明はこれに限
定されない。例えば、膜形成のために、ガリウム源とし
てのTEGaとアルミニウム源としてのTEAlとイン
ジウム源としてのTEInとを使用するのではなく、ガ
リウム源についてのみTMGaを使用するなどの改変
や、ガリウム源についてはTMGaを使用し、アルミニ
ウム源についてはTMAlを使用し、インジウム源につ
いてはTEInを使用する場合等の改変、または他の組
み合わせも可能である。
<3> In the above-described embodiment, one hydrocarbon group contained in all the group III metal compounds used as the raw material for the group III nitride semiconductor has 2 carbon atoms.
Although the case has been described above, the present invention is not limited to this. For example, instead of using TEGa as a gallium source, TEAl as an aluminum source and TEIn as an indium source for forming a film, a modification such as using TMGa only for the gallium source, or for the gallium source, Modifications such as using TMGa, using TMAl for the aluminum source and using TEIn for the indium source, or other combinations are possible.

【0067】尚、上述の実施形態において、III族窒
化物のIII族元素(Al、Ga、Inなど)の原料と
して使用されるIII族金属化合物の1つの炭化水素基
に含まれる炭素数が3以上であっても、同様の効果を得
ることができる。更には、炭化水素基に含まれる炭素数
を増やすのではなく、炭化水素基を水素に置換すること
で、得られる膜中に含まれる炭素数を減少させることも
できる。
In the above-mentioned embodiment, one hydrocarbon group of the group III metal compound used as a raw material for the group III element (Al, Ga, In, etc.) of the group III nitride has 3 carbon atoms. Even if it is above, the same effect can be acquired. Furthermore, instead of increasing the number of carbon atoms contained in the hydrocarbon group, the number of carbon atoms contained in the obtained film can be reduced by substituting hydrogen for the hydrocarbon group.

【0068】以上のことから、本発明に係る受光素子の
作製方法においてIII族窒化物のIII族元素の原料
として使用可能な原料を例示すると、III族元素の1
以上の炭化水素基が直接結合されてなる有機化合物であ
り、その炭化水素基の少なくとも1つに含まれる炭素数
が2以上である化合物の例としては、III族元素に2
つのメチル基と1つのエチル基(またはプロピル基な
ど)とが直接結合された化合物((CH32(C25
Alなど)や、III族元素に3つのエチル基(または
プロピル基など)が直接結合された化合物((C25
3Alなど)などがある。他にも、III族元素に1つ
の水素原子と2つの炭化水素基(メチル基、エチル基、
プロピル基など)が直接結合された化合物(H(CH
3)2Alなど)や、III族元素に1つの水素原子と
1つのメチル基と1つのエチル基(またはプロピル基な
ど)が直接結合された化合物(H(CH3)(C25
Alなど)や、III族元素に3つの水素原子が直接結
合された化合物(AlH3)などがある。
From the above, when the raw material that can be used as the raw material of the group III element of the group III nitride in the method for manufacturing the light receiving element according to the present invention is exemplified, it is
Examples of the above-mentioned organic compound in which the hydrocarbon groups are directly bonded and the number of carbon atoms contained in at least one of the hydrocarbon groups is 2 or more are 2 to III group elements.
Compound ((CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) in which one methyl group and one ethyl group (or propyl group) are directly bonded
Al) or a compound in which three ethyl groups (or propyl groups) are directly bonded to a group III element ((C 2 H 5 )
3 Al etc.) Besides, one hydrogen atom and two hydrocarbon groups (methyl group, ethyl group,
Compounds (H (CH
3) 2 Al, etc.) or a compound (H (CH 3 ) (C 2 H 5 ) in which one hydrogen atom, one methyl group and one ethyl group (or propyl group) are directly bonded to a group III element.
Al) and a compound (AlH 3 ) in which three hydrogen atoms are directly bonded to a group III element.

【0069】<4>上述の実施形態では、デバイス構造
がPINダイオード型である受光素子を例に説明をおこ
なったが、PN型、ショットキー型、フォトコンダクタ
などの他の受光素子を構成する場合、それぞれの受光領
域の形成に係る半導体層の形成工程についても本発明を
適用することで上述と同様の効果を得ることができる。
例えば、PNダイオード型であれば、p型半導体層とn
型半導体層との界面に形成される空乏領域が受光領域と
して作用するため、p型半導体層とn型半導体層の両方
が受光領域の形成に係る半導体層であるが、その両方の
半導体層を本発明に係る受光素子の作製方法に従って形
成すればよい。また、本実施形態では、半導体と電極と
の間にコンタクト層を設けた場合を説明したが、必ずし
もコンタクト層を設ける必要はない。
<4> In the above-described embodiment, the description has been given by taking the light receiving element having the PIN diode type device structure as an example. However, in the case of forming another light receiving element such as a PN type, a Schottky type, or a photoconductor. By applying the present invention to the steps of forming the semiconductor layer related to the formation of the respective light receiving regions, the same effect as described above can be obtained.
For example, in the case of a PN diode type, a p-type semiconductor layer and n
Since the depletion region formed at the interface with the type semiconductor layer acts as a light receiving region, both the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are semiconductor layers related to the formation of the light receiving region. It may be formed according to the manufacturing method of the light receiving element according to the present invention. Further, although the case where the contact layer is provided between the semiconductor and the electrode has been described in the present embodiment, the contact layer is not necessarily provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体成長装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor growth apparatus.

【図2】受光素子の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a light receiving element.

【図3】InAlGaNのバンドギャップエネルギを示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing band gap energy of InAlGaN.

【図4】火炎の光、太陽光、および室内光のスペクトル
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing spectra of flame light, sunlight, and room light.

【図5】(a)は別の受光素子の断面図であり、(b)
および(c)は反射防止手段の機能を説明する図であ
る。
5A is a sectional view of another light receiving element, and FIG.
And (c) are diagrams for explaining the function of the antireflection means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キャリアガスタンク 2 酸素除去装置 3 原料タンク 4 反応室 5 サンプルホルダ 6 基板 7 原料タンク 10 基板 11 低温堆積緩衝層 12 結晶改善層 13 低温堆積中間層 14 n型半導体層 15 i型半導体層 16 p型半導体層 17 p型コンタクト層 18 電極 19 電極 20 光透過層(反射防止手段) 1 Carrier gas tank 2 Oxygen removal device 3 raw material tank 4 Reaction chamber 5 sample holder 6 substrate 7 Raw material tank 10 substrates 11 Low temperature deposition buffer layer 12 Crystal improvement layer 13 Low-temperature deposited intermediate layer 14 n-type semiconductor layer 15 i-type semiconductor layer 16 p-type semiconductor layer 17 p-type contact layer 18 electrodes 19 electrodes 20 Light transmission layer (antireflection means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上山 智 愛知県名古屋市天白区塩釜口1―501 名 城大学理工学部内 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市天白区塩釜口1―501 名 城大学理工学部内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市天白区塩釜口1―501 名 城大学理工学部内 Fターム(参考) 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB18 AC01 AC07 AC08 AC09 BB12 CA13 5F049 MA04 MB07 NA01 NA10 PA04 PA18 SS01 SZ03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Satoshi Ueyama             1-501 Shiogamaguchi, Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi             Faculty of Science and Engineering, Jojo University (72) Inventor Hiroshi Amano             1-501 Shiogamaguchi, Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi             Faculty of Science and Engineering, Jojo University (72) Inventor Isamu Akasaki             1-501 Shiogamaguchi, Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi             Faculty of Science and Engineering, Jojo University F-term (reference) 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB18                       AC01 AC07 AC08 AC09 BB12                       CA13                 5F049 MA04 MB07 NA01 NA10 PA04                       PA18 SS01 SZ03

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地となる層上に、受光領域を含む単数
または複数のIII族窒化物半導体層を備えてなるデバ
イス構造を有機金属気相成長法によって形成する工程を
含み、 少なくとも前記受光領域の形成に係るIII族窒化物の
形成工程において、前記III族窒化物のIII族元素
の原料として使用されるIII族金属化合物の内の少な
くとも1つが、前記III族元素に1以上の炭化水素基
が直接結合されてなる有機金属化合物であり、前記炭化
水素基の少なくとも1つに含まれる炭素数が2以上であ
る受光素子の作製方法。
1. A step of forming a device structure comprising one or a plurality of group III nitride semiconductor layers including a light receiving region on an underlying layer by a metal organic chemical vapor deposition method, at least the light receiving region. In the step of forming a Group III nitride according to the above, at least one of the Group III metal compounds used as a raw material of the Group III element of the Group III nitride is one or more hydrocarbon groups in the Group III element. Is a directly bonded organometallic compound, and the method for producing a light-receiving element, wherein at least one of the hydrocarbon groups has 2 or more carbon atoms.
【請求項2】 下地となる層上に、受光領域を含む単数
または複数のIII族窒化物半導体層を備えてなるデバ
イス構造を気相成長法によって形成する工程を含み、 少なくとも前記受光領域の形成に係るIII族窒化物の
形成工程において、前記III族窒化物のIII族元素
の原料として使用されるIII族金属化合物の内の少な
くとも1つが、前記III族元素に1以上の水素原子が
直接結合されてなる化合物である受光素子の作製方法。
2. A step of forming a device structure, which comprises one or a plurality of group III nitride semiconductor layers including a light receiving region, on the underlying layer by a vapor phase epitaxy method, and at least forming the light receiving region. In the step of forming a Group III nitride according to the present invention, at least one of the Group III metal compounds used as a raw material for the Group III element of the Group III nitride has one or more hydrogen atoms directly bonded to the Group III element. A method of manufacturing a light receiving element which is a compound obtained by the method.
【請求項3】 前記III族窒化物のIII族元素の原
料として使用されるIII族金属化合物の内の少なくと
も1つが、前記III族元素に少なくとも1つの水素原
子と少なくとも1つの炭化水素基とが直接結合されてな
る化合物である請求項2に記載の受光素子の作製方法。
3. At least one of the group III metal compounds used as a raw material for the group III element of the group III nitride has at least one hydrogen atom and at least one hydrocarbon group in the group III element. The method for producing a light-receiving element according to claim 2, wherein the compound is a compound directly bonded.
【請求項4】 前記III族元素に直接結合される前記
炭化水素基の少なくとも1つに含まれる炭素数が2以上
である請求項3に記載の受光素子の作製方法。
4. The method for manufacturing a light-receiving element according to claim 3, wherein at least one of the hydrocarbon groups directly bonded to the group III element has two or more carbon atoms.
【請求項5】 前記受光領域の形成に係るIII族窒化
物中の含有炭素量が1×1017cm-3以下である請求項
1から請求項4の何れか1項に記載の受光素子の作製方
法。
5. The light-receiving element according to claim 1, wherein the content of carbon in the group III nitride relating to the formation of the light-receiving region is 1 × 10 17 cm −3 or less. Manufacturing method.
【請求項6】 前記デバイス構造を形成する工程に先立
って、前記基板上に、単数または複数の半導体層を備え
てなる、前記デバイス構造と前記基板との間の格子不整
合を緩和するための下地構造を有機金属気相成長法によ
り形成する工程を含む請求項1から請求項5の何れか1
項に記載の受光素子の作製方法。
6. A method for mitigating lattice mismatch between the device structure and the substrate, comprising one or more semiconductor layers on the substrate, prior to the step of forming the device structure. 6. The method according to claim 1, further comprising a step of forming a base structure by a metal organic chemical vapor deposition method.
A method for manufacturing a light-receiving element according to the item.
【請求項7】 前記デバイス構造の光入射面側に、前記
デバイス構造における入射光の反射率を低減させる反射
防止手段を形成する工程を含む請求項1から請求項6の
何れか1項に記載の受光素子の作製方法。
7. The method according to claim 1, including a step of forming antireflection means for reducing a reflectance of incident light in the device structure on a light incident surface side of the device structure. Of manufacturing the light receiving element of.
【請求項8】 前記受光領域の形成に係るIII族窒化
物のバンドギャップエネルギが3.6eV以上である請
求項1から請求項7の何れか1項に記載の受光素子の作
製方法。
8. The method for manufacturing a light-receiving element according to claim 1, wherein the bandgap energy of the group III nitride for forming the light-receiving region is 3.6 eV or more.
【請求項9】 前記受光領域の形成に係るIII族窒化
物のバンドギャップエネルギが4.0eV以下である請
求項8に記載の受光素子の作製方法。
9. The method for producing a light-receiving element according to claim 8, wherein the bandgap energy of the group III nitride for forming the light-receiving region is 4.0 eV or less.
【請求項10】 前記受光領域の形成に係るIII族窒
化物のバンドギャップエネルギが4.1eV以上である
請求項8に記載の受光素子の作製方法。
10. The method for producing a light-receiving element according to claim 8, wherein the bandgap energy of the group III nitride for forming the light-receiving region is 4.1 eV or more.
【請求項11】 前記受光領域の形成に係るIII族窒
化物のバンドギャップエネルギが4.4eV以上である
請求項10に記載の受光素子の作製方法。
11. The method for manufacturing a light-receiving element according to claim 10, wherein the bandgap energy of the group III nitride for forming the light-receiving region is 4.4 eV or more.
【請求項12】 請求項8から請求項11の何れか1項
に記載の受光素子の作製方法を用いて作製された火炎セ
ンサ。
12. A flame sensor manufactured by using the method for manufacturing a light receiving element according to claim 8.
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