(57)【要約】【課題】検出電極の酸化に伴って生じる紫外線吸収感応層の還元を防止することができる紫外線センサ素子を提供する。【解決手段】紫外線センサ素子１は、概略、基板２と、紫外線吸収感応層４と、バッファ層６と、検出電極８ａ，８ｂと、保護層１０と、第１ソルダーレジスト層１２と、柱状引出し電極１４ａ，１４ｂと、外部電極２０ａ，２０ｂと、を備えている。紫外線吸収感応層４の材料には、紫外線のみを選択的に吸収してこの紫外線によって電流を発生させることができる材料、例えばＺｎＯ層などが用いられる。バッファ層６の材料には、紫外線吸収感応層４と同様の構成元素で紫外線吸収感応層４と比較して酸素濃度が高い材料、例えば高酸素濃度のＺｎＯ層などが用いられる。保護層１０は検出電極８ａ，８ｂを略覆うようにしてバッファ層６の上に形成されている。保護層１０の材料には防水性および防湿性などに優れた材料、例えばＳｉＯ2層などが用いられる。【選択図】図１
2014002031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線吸収感応層と、前記紫外線吸収感応層で発生する電流を検出する検出電極が、前記紫外線吸収感応層と同様の構成元素で、前記紫外線吸収感応層と比較して酸素濃度が高いバッファ層を介して電気的に接続されていること、を特徴とする、紫外線センサ素子。
【請求項２】
前記検出電極を埋設するように、前記バッファ層上に設けられた保護層と、
前記保護層を覆うように設けられたソルダーレジスト層と、
前記保護層および前記ソルダーレジスト層に設けられた、保護層およびソルダーレジスト層を貫通する柱状引出し電極と、
前記ソルダーレジスト層上に設けられた、前記柱状引出し電極に電気的に接続された外部電極と、
を備えていること、を特徴とする、請求項１に記載の紫外線センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線センサ素子として、特許文献１に記載の紫外線センサ素子が提案されている。図９に示すように、この紫外線センサ素子５０は、基板５１の上に検出電極５２および検出電極５３が形成されている。検出電極５２および検出電極５３の上には、紫外線吸収層（紫外線吸収感応層）５４が積層されている。ここで、紫外線吸収感応層５４で発生する電流を検出する検出電極５２および検出電極５３は、それぞれ、紫外線吸収感応層５４に埋設されている。
【０００３】
さらに、検出電極５２，５３と紫外線吸収感応層５４との界面は、外気中の水分や有機分子が付着しないように、外気に露出しない構造になっている。この構造によって、外気中の水分や有機分子は、検出電極５２，５３と紫外線吸収感応層５４との界面に付着することはなく、検出電極５２，５３と紫外線吸収感応層５４との界面における接触抵抗が変化しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の紫外線センサ素子５０は、検出電極５２，５３（および基板５１）と紫外線吸収感応層５４とが直接接触しているため、検出電極５２，５３（および基板５１）の酸化に伴って生じる紫外線吸収感応層５４の還元を防止することができないという問題があった。紫外線吸収感応層５４の還元は、紫外線センサ素子５０の紫外線検出感度の低下をもたらす。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、検出電極（および基板）の酸化に伴って生じる紫外線吸収感応層の還元を防止することができる紫外線センサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
紫外線吸収感応層と、紫外線吸収感応層で発生する電流を検出する検出電極が、紫外線吸収感応層と同様の構成元素で、紫外線吸収感応層と比較して酸素濃度が高いバッファ層を介して電気的に接続されていること、を特徴とする、紫外線センサ素子である。
【０００８】
本発明では、紫外線吸収感応層と検出電極が、バッファ層を介して電気的に接続されているため、検出電極（および基板）の酸化に伴って、このバッファ層が、紫外線吸収感応層の代わりに還元される。バッファ層は酸素濃度が高い層であるため、還元されても紫外線センサ素子の紫外線検出感度の低下は抑制される。
【０００９】
さらに、バッファ層は、紫外線吸収感応層と同様の構成元素であるため、紫外線吸収感応層との接合性も良好に確保されている。
【００１０】
また、本発明は、
検出電極を埋設するように、バッファ層上に設けられた保護層と、
保護層を覆うように設けられたソルダーレジスト層と、
保護層およびソルダーレジスト層に設けられた、保護層およびソルダーレジスト層を貫通する柱状引出し電極と、
ソルダーレジスト層上に設けられた、柱状引出し電極に電気的に接続された外部電極と、
を備えていること、を特徴とする、紫外線センサ素子である。
【００１１】
本発明では、検出電極とバッファ層との界面は、外気中の水分や有機分子が付着しないように、保護層やソルダーレジスト層で被覆されて外気に露出しない構造になっている。従って、外気中の水分や有機分子は、検出電極とバッファ層との界面に付着することはなく、検出電極とバッファ層との界面における接触抵抗が変化しない。
【００１２】
また、柱状引出し電極は、保護層およびソルダーレジスト層を貫通する構造となっており、構造が簡素で生産性に優れた紫外線センサ素子が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、紫外線吸収感応層と検出電極が、バッファ層を介して電気的に接続されているため、このバッファ層が、検出電極（および基板）の酸化に伴って生じる紫外線吸収感応層の還元を防止することができる。
【００１４】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る紫外線センサ素子の一実施の形態を示す構成断面図である。
【図２】紫外線センサ素子の製造方法を説明するための構成断面図である。
【図３】図２に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図４】図３に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図５】図４に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図６】図５に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図７】図６に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図８】図７に続く製造方法を説明するための構成断面図である。
【図９】従来の紫外線センサ素子の概略構成を示す構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（紫外線センサ素子の構成）
図１は、本発明に係る紫外線センサ素子の一実施の形態を示す構成断面図である。
【００１７】
紫外線センサ素子１は、概略、基板２と、紫外線吸収感応層４と、バッファ層６と、第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂと、保護層１０と、第１ソルダーレジスト層１２と、第１柱状引出し電極１４ａおよび第２柱状引出し電極１４ｂと、第１外部電極２０ａおよび第２外部電極２０ｂと、第２ソルダーレジスト層２２と、を備えている。
【００１８】
基板２の材料には、紫外線を吸収しない透明な材料で、かつ、電流を流さない高抵抗の材料が好ましく、例えばガラス基板などが用いられる。
【００１９】
紫外線吸収感応層４は、基板２の上に形成されている。紫外線吸収感応層４の材料には、紫外線のみを選択的に吸収して、この紫外線によって電流を発生させることができる材料が用いられる。具体的には、ＺｎＯ、または、主成分ＺｎＯに対してＭｎ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎの少なくとも１つをドーピングしたもの、または、主成分ＺｎＯに対してＺｎの一部をＭｇに置換したものなどが用いられる。
【００２０】
バッファ層６は、紫外線吸収感応層４の上に形成されている。バッファ層６の材料には、紫外線吸収感応層４と同様の構成元素で高酸素濃度の材料、例えば高酸素濃度のＺｎＯなどが用いられる。
【００２１】
第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂは、バッファ層６の上に形成されている。第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂは、紫外線吸収感応層４で発生する電流を検出するための電極である。
【００２２】
保護層１０は、第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂを略覆うようにして、バッファ層６の上に形成されている。保護層１０は、第１柱状引出し電極用穴１１ａおよび第２柱状引出し電極用穴１１ｂを残して、第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂを略埋設している。保護層１０の材料には、防水性および防湿性などに優れた材料、例えばＳｉＯ2などが用いられる。
【００２３】
第１ソルダーレジスト層１２は、保護層１０の上に形成されている。第１ソルダーレジスト層１２は、紫外線センサ素子１を回路基板にはんだ実装する際に加わる熱応力を緩和する。第１ソルダーレジスト層１２は、紫外線吸収感応層４とバッファ層６と検出電極８ａ，８ｂと保護層１０とを埋設している。
【００２４】
第１柱状引出し電極１４ａおよび第２柱状引出し電極１４ｂは、保護層１０および第１ソルダーレジスト層１２に形成され、基板２に対して垂直方向に延在している。第１柱状引出し電極１４ａは、保護層１０および第１ソルダーレジスト層１２を貫通し、第１ソルダーレジスト層１２の上に形成されている第１パッド電極１６ａに電気的に接続されている。第２柱状引出し電極１４ｂは、保護層１０および第１ソルダーレジスト層１２を貫通し、第１ソルダーレジスト層１２の上に形成されている第２パッド電極１６ｂに電気的に接続されている。
【００２５】
第１ソルダーレジスト層１２の左右の側面部には、それぞれ、第１側面電極１７ａおよび第２側面電極１７ｂが形成されている。
【００２６】
第１外部電極２０ａおよび第２外部電極２０ｂは、それぞれ、第１パッド電極１６ａおよび第２パッド電極１６ｂの上に形成されている。従って、第１外部電極２０ａは、第１パッド電極１６ａおよび第１柱状引出し電極１４ａを介して、第１検出電極８ａに電気的に接続されている。第２外部電極２０ｂは、第２パッド電極１６ｂおよび第２柱状引出し電極１４ｂを介して、第２検出電極８ｂに電気的に接続されている。
【００２７】
第２ソルダーレジスト層２２は、外部電極２０ａ，２０ｂの部分を残して、第１ソルダーレジスト層１２、パッド電極１６ａ，１６ｂおよび側面電極１７ａ，１７ｂを覆うように形成されている。第２ソルダーレジスト層２２は、外部電極２０ａ，２０ｂの部分以外に、はんだが付着することを防止する。
【００２８】
以上の構成からなる紫外線センサ素子１は、紫外線吸収感応層４と検出電極８a、８ｂが、紫外線吸収感応層４と同様の構成元素で、紫外線吸収感応層４と比較して酸素濃度が高いバッファ層６を介して電気的に接続されているため、検出電極８ａ，８ｂ（および基板２）の酸化に伴って、このバッファ層６が、紫外線吸収感応層４の代わりに還元される。バッファ層６は酸素濃度が高い層であるため、還元されても紫外線センサ素子１の紫外線検出感度の低下を抑制することができる。
【００２９】
さらに、バッファ層６は、紫外線吸収感応層４と同様の構成元素であるため、紫外線吸収感応層４との接合性も良好に確保されている。
【００３０】
また、検出電極８ａ，８ｂとバッファ層６との界面は、外気中の水分や有機分子が付着しないように、保護層１０や第１ソルダーレジスト層１２で被覆されて外気に露出しない構造になっている。従って、外気中の水分や有機分子は、検出電極８ａ，８ｂとバッファ層６との界面に付着することはなく、検出電極８ａ，８ｂとバッファ層６との界面における接触抵抗が変化しない。
【００３１】
また、第１柱状引出し電極１４ａおよび第２柱状引出し電極１４ｂは、それぞれ、保護層１０および第１ソルダーレジスト層１２を貫通する構造となっており、構造が簡素で生産性に優れた紫外線センサ素子１が得られる。
【００３２】
（紫外線センサ素子の製造方法）
次に、紫外線センサ素子１の製造方法の一例を説明する。
【００３３】
図２に示すように、紫外線吸収感応層（ＺｎＯ層）４が、スパッタリング法によって、ガラス基板２の上に形成される。本実施例では、スパッタターゲットには、高純度ＺｎＯターゲットが用いられる。スパッタリング条件は、以下の通りである。
ガラス基板２の加熱温度：３００℃
真空チャンバー内のガス圧力：７．０ｅ-1Ｐａ
真空チャンバー内のガス流量：アルゴンガスが３３ｃｃｍ、酸素ガスが２．９ｃｃｍ
高純度ＺｎＯターゲットに印加するＲＦパワー：３００Ｗ
スパッタリング時間：１４分間
【００３４】
その後、スパッタリング条件を変更して、引き続いて、バッファ層（高酸素濃度のＺｎＯ層）６が、スパッタリング法によって、紫外線吸収感応層４の上に形成される。スパッタターゲットは、高純度ＺｎＯターゲットである。スパッタリング条件は、以下の通りである。
ガラス基板２の加熱温度：１５０℃
真空チャンバー内のガス圧力：５．６ｅ-1Ｐａ
真空チャンバー内のガス流量：アルゴンガスが１５ｃｃｍ、酸素ガスが４５ｃｃｍ
高純度ＺｎＯターゲットに印加するＲＦパワー：３００Ｗ
スパッタリング時間：１０分間
【００３５】
スパッタリング条件から分かるように、バッファ層６を形成するときには、酸素ガス流量の割合が、紫外線吸収感応層４を形成するときと比較して、多くなるように設定されている。従って、バッファ層６は、紫外線吸収感応層４と比較して、酸素濃度が高いＺｎＯ層となる。
【００３６】
次に、図３に示すように、第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂが、バッファ層６の上に形成される。この検出電極８ａ，８ｂの形成は、例えば、バッファ層６の上に所定のレジストパターン膜を形成した後、ＮｉやＴｉなどを真空蒸着して、リフトオフする方法（リフトオフ法）によって形成される。
【００３７】
次に、図４に示すように、保護層（ＳｉＯ2層）１０が、例えばスパッタリング法によって、第１検出電極８ａおよび第２検出電極８ｂを覆うようにして、バッファ層６の上に形成される。
【００３８】
次に、図５に示すように、保護層１０が、例えばドライエッチング法によってエッチングされて、第１柱状引出し電極用穴１１ａおよび第２柱状引出し電極用穴１１ｂが形成される。第１柱状引出し電極用穴１１ａは、第１検出電極８ａの上に形成されている。第２柱状引出し電極用穴１１ｂは、第２検出電極８ｂの上に形成されている。
【００３９】
さらに、紫外線吸収感応層４およびバッファ層６が、例えばウェットエッチング法によってエッチングされて、紫外線吸収感応層４およびバッファ層６の外形パターンニングが行われる。
【００４０】
次に、図６に示すように、第１ソルダーレジスト層１２が、印刷法などによって、紫外線吸収感応層４とバッファ層６と検出電極８ａ，８ｂと保護層１０とを覆うようにして、基板２の上に形成される。第１ソルダーレジスト層１２は、保護層１０に形成されている第１柱状引出し電極用穴１１ａの位置に、第１柱状引出し電極用穴１３ａを有すると共に、第２柱状引出し電極用穴１１ｂの位置に、第２柱状引出し電極用穴１３ｂを有している。
【００４１】
次に、図７に示すように、第１柱状引出し電極１４ａ、第２柱状引出し電極１４ｂおよび電極膜１６が、ＣｕやＴｉなどがスパッタリング法などによって形成される。第１柱状引出し電極１４ａは、保護層１０の第１柱状引出し電極用穴１１ａの内部と、第１ソルダーレジスト層１２の第１柱状引出し電極用穴１３ａの内部とに形成されている。第２柱状引出し電極１４ｂは、保護層１０の第２柱状引出し電極用穴１１ｂの内部と、第１ソルダーレジスト層１２の第２柱状引出し電極用穴１３ｂの内部とに形成されている。電極膜１６は、第１ソルダーレジスト層１２の表面を覆うように形成されている。
【００４２】
さらに、第１外部電極２０ａおよび第２外部電極２０ｂは、ＡｕまたはＮｉなどが電気めっき法などによって、電極膜１６の上に形成される。第１外部電極２０ａは、第１柱状引出し電極１４ａの近傍に配設され、第２外部電極２０ｂは、第２柱状引出し電極１４ｂの近傍に配設されている。
【００４３】
次に、図８に示すように、電極膜１６が例えばウェットエッチング法によってエッチングされて、第１パッド電極１６ａ、第２パッド電極１６ｂ、第１側面電極１７ａおよび第２側面電極１７ｂが形成される。第１パッド電極１６ａは、第１ソルダーレジスト層１２の第１柱状引出し電極１４ａの上端部と、第１外部電極２０ａとの間に配設され、両者を電気的に接続している。第２パッド電極１６ｂは、第２柱状引出し電極１４ｂの上端部と、第２外部電極２０ｂとの間に配設され、両者を電気的に接続している。第１側面電極１７ａは、第１ソルダーレジスト層１２の右側面部に配設されている。第２側面電極１７ｂは、第１ソルダーレジスト層１２の左側面部に配設されている。
【００４４】
次に、第２ソルダーレジスト層２２が、印刷法などによって、第１外部電極２０ａおよび第２外部電極２０ｂの部分を残して、第１ソルダーレジスト層１２、パッド電極１６ａ，１６ｂおよび側面電極１７ａ，１７ｂを覆うように形成される。こうして、紫外線センサ素子１（図１）が得られる。
【００４５】
なお、この発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
【符号の説明】
【００４６】
１  紫外線センサ素子
２  基板
４  紫外線吸収感応層
６  バッファ層
８ａ  第１検出電極
８ｂ  第２検出電極
１０  保護層
１２  第１ソルダーレジスト層
１４ａ  第１柱状引出し電極
１４ｂ  第２柱状引出し電極
２０ａ  第１外部電極
２０ｂ  第２外部電極
【図１】
2014002031.tif 000003
【図２】
2014002031.tif 000004
【図３】
2014002031.tif 000005
【図４】
2014002031.tif 000006
【図５】
2014002031.tif 000007
【図６】
2014002031.tif 000008
【図７】
2014002031.tif 000009
【図８】
2014002031.tif 000010
【図９】
2014002031.tif 000011