(57)【要約】【課題】所望の感度を維持しつつ、装置全体を大きくせずに、紫外線の検出と、可視光または赤外線の検出が可能な光センサーを提供する。【解決手段】入射光のうち紫外線波長帯域に含まれる所定の波長帯域の光を検出するとともに、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる受光部を有する第一センサー１０Ａと、紫外線よりも長い波長帯域の光であって第一センサー１０Ａを透過した光を検出する受光部を有する第二センサー２０Ａと、を備える光センサー１Ａである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうち紫外線波長帯域に含まれる所定の波長帯域の光を検出するとともに、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる受光部を有する第一センサーと、
紫外線よりも長い波長帯域の光であって前記第一センサーを透過した光を検出する受光部を有する第二センサーと、を備えることを特徴とする光センサー。
【請求項２】
前記第一センサーの受光部は前記第二センサーの受光部と重ねて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光センサー。
【請求項３】
前記第一センサーの受光部は２つの電極を備え、前記電極の少なくとも１つは紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させることを特徴とする請求項１または２に記載の光センサー。
【請求項４】
前記電極は前記第一センサーのカソード及びアノードを含むことを特徴とする請求項３に記載の光センサー。
【請求項５】
前記第一センサーまたは前記第二センサーの受光部は、受光面が光の入射方向と直交するように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項６】
前記第一センサーまたは前記第二センサーは、複数の受光部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項７】
前記複数の受光部は光の入射方向と交差する面内においてマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求項６に記載の光センサー。
【請求項８】
前記第一センサー及び前記第二センサーは、光の入射方向と交差する面内においてマトリクス状に配列される複数の受光部をそれぞれ備え、
前記第一センサーの各受光部は前記第二センサーの各受光部と対応するように重ねて設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項９】
前記第一センサーの受光部は、紫外線波長帯域に含まれる前記所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体基板と、
前記ワイドバンドギャップ半導体基板の一方の面に成膜されたオーミック電極と、
前記ワイドバンドギャップ半導体基板の他方の面に成膜されたショットキー電極と、を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１０】
前記第一センサーの受光部は、紫外線波長帯域に含まれる前記所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体層と、
前記ワイドバンドギャップ半導体層の一方の面に成膜されたオーミック電極と、
前記ワイドバンドギャップ半導体層の一方の面に前記オーミック電極と離間して成膜されたショットキー電極と、を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１１】
前記ワイドギャップ半導体は、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＧａＮ、ＭｇxＺｎ1-xＯ（０＜ｘ＜１）、ダイヤモンドまたはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の光センサー。
【請求項１２】
前記オーミック電極は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、ＡｕまたはＣｒからなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１３】
前記ショットキー電極は、導電性高分子膜、ＰｔまたはＡｕからなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１４】
前記第一センサーの受光部は、前記第二センサーの受光部上に成膜された、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる平坦化膜上に形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１５】
前記平坦化膜はＳｉＯ2からなることを特徴とする請求項１４に記載の光センサー。
【請求項１６】
前記第一センサーの受光部は、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる透明基板上に形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光センサー。
【請求項１７】
前記透明基板はサファイアまたはＳｉＣであることを特徴とする請求項１６に記載の光センサー。
【請求項１８】
紫外線よりも長い第一の所定の波長帯域の光を検出する受光部を有する第二センサーの受光面に紫外線よりも長い前記第一の所定の波長帯域を含む波長帯域の光を透過させる平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜上に紫外線波長帯域に含まれる第二の所定の波長帯域の光を検出するとともに、紫外線よりも長い前記第一の所定の波長帯域を含む波長帯域の光を透過させる受光部を有する第一センサーを形成する工程とからなり、
前記第一センサーを形成する工程は、紫外線波長帯域に含まれる前記第二の所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体層を前記透明平坦化膜上に成膜する工程と、
前記ワイドバンドギャップ半導体層上にオーミック電極を形成する工程と、
前記ワイドバンドギャップ半導体層上にショットキー電極を形成する工程とからなることを特徴とする光センサーの製造方法。
【請求項１９】
前記透明平坦化膜にＳｉＯ2を用いることを特徴とする請求項１８に記載の光センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサー及び光センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の火災探知には、煙や熱を検知する方式のものがある。しかし、煙が多く発生する台所では煙検知方式は使用できない。また、熱検知方式は初期応答が悪く、屋外の放火等による火炎を検知するのが遅れる。
【０００３】
そこで、炎特有の紫外線（ＯＨ由来の波長２８０ｎｍ付近の光）を検出する方式が提案されている。波長３００ｎｍ以下の光はオゾン層に吸収されバックグラウンドが比較的小さいため、昼間の屋外でも検出が可能である。
【０００４】
火炎の紫外線を検出する光センサーとして、光電子増倍管や固体撮像素子がある。光電子増倍管は高価で使用が難しいため、より安価で使用が容易な固体撮像素子の使用が検討されている。
また、平板状の光導電体の両面にアノード電極及びカソード電極を設け、両電極の間から入射した紫外線を光導電体が吸収することにより両電極間の導電性の変化を検出する光センサーもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
光導電体としてＧａＡｓ系やＳｉ系のバンドギャップが小さい半導体を用いた固体撮像素子では、可視光に反応するのを防ぐためにフィルターが必要であった。これに対し、光導電体としてＡｌＧａＮ系、β−Ｇａ2Ｏ3系、ダイヤモンド系のバンドギャップが大きい半導体（ＷＢＧ半導体；ワイドバンドギャップ半導体）を用いた固体撮像素子が提案されている。
【０００６】
また、家庭内にもタバコ、ストーブ、キッチン等、火を使う場所があるため、これらの炎と火災の炎とを識別する必要がある。火災以外の炎と判別するために、画像センサーを用いて、火災特有の炎の揺らぎを検出する火炎検出装置もある（例えば、特許文献２参照）。このような画像センサーには、ＣＣＤ（例えば、特許文献３参照）や赤外線センサー（例えば、特許文献４参照）等がある。
【０００７】
そして、火災検出装置において、屋外の火災も検出する紫外線センサーと画像信号を出力する赤外線センサーを用いたカメラとを組み合わせて用いる方法も提案されている。（特許文献５参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０９４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３０５５号公報
【特許文献３】特開２００６−１０８４４３号公報
【特許文献４】特開平９−３６３９４号公報
【特許文献５】特開２０００−２５９９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、紫外線センサーの受光面と可視光または赤外線のセンサーの受光面とを並べると、装置が大きくなり、構造も複雑になるという問題がある。
【００１０】
本発明の課題は、所望の感度を維持しつつ、装置全体を大きくせずに、紫外線の検出と、可視光または赤外線の検出とが可能な光センサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の態様によれば、入射光のうち紫外線波長帯域に含まれる所定の波長帯域の光を検出するとともに、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる受光部を有する第一センサーと、紫外線よりも長い波長帯域の光であって前記第一センサーを透過した光を検出する受光部を有する第二センサーと、を備えることを特徴とする光センサーが提供される。
【００１２】
前記第一センサーの受光部は前記第二センサーの受光部と重ねて設けられていることが好ましい。
前記第一センサーの受光部は２つの電極を備え、前記電極の少なくとも１つは紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させることが好ましい。
前記電極は前記第一センサーのカソード及びアノードを含むことが好ましい。
前記第一センサーまたは前記第二センサーの受光部は、受光面が光の入射方向と直交するように配置されていることが好ましい。
前記第一センサーまたは前記第二センサーは、複数の受光部を備えることが好ましい。
前記複数の受光部は光の入射方向と交差する面内においてマトリクス状に配列されていることが好ましい。
前記第一センサー及び前記第二センサーは、光の入射方向と交差する面内においてマトリクス状に配列される複数の受光部をそれぞれ備え、前記第一センサーの各受光部は前記第二センサーの各受光部と対応するように重ねて設けられていることが好ましい。
前記第一センサーの受光部は、紫外線波長帯域に含まれる前記所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体基板と、前記ワイドバンドギャップ半導体基板の一方の面に成膜されたオーミック電極と、前記ワイドバンドギャップ半導体基板の他方の面に成膜されたショットキー電極と、を備えることが好ましい。
前記第一センサーの受光部は、紫外線波長帯域に含まれる前記所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体層と、前記ワイドバンドギャップ半導体層の一方の面に成膜されたオーミック電極と、前記ワイドバンドギャップ半導体層の一方の面に前記オーミック電極と離間して成膜されたショットキー電極と、を備えることが好ましい。
前記ワイドギャップ半導体は、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＧａＮ、ＭｇxＺｎ1-xＯ（０＜ｘ＜１）、ダイヤモンドまたはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなることが好ましい。
前記オーミック電極は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、ＡｕまたはＣｒからなることが好ましい。
前記ショットキー電極は、導電性高分子膜、ＰｔまたはＡｕからなることが好ましい。
前記第一センサーの受光部は、前記第二センサーの受光部上に成膜された、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる平坦化膜上に形成されていることが好ましい。
前記平坦化膜はＳｉＯ2からなることが好ましい。
前記第一センサーの受光部は、紫外線よりも長い波長帯域の光を透過させる透明基板上に形成されていることが好ましい。
前記透明基板はサファイアまたはＳｉＣであることが好ましい。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、紫外線よりも長い第一の所定の波長帯域の光を検出する受光部を有する第二センサーの受光面に紫外線よりも長い前記第一の所定の波長帯域を含む波長帯域の光を透過させる平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜上に紫外線波長帯域に含まれる第二の所定の波長帯域の光を検出するとともに、紫外線よりも長い前記第一の所定の波長帯域を含む波長帯域の光を透過させる受光部を有する第一センサーを形成する工程とからなり、前記第一センサーを形成する工程は、紫外線波長帯域に含まれる前記第二の所定の波長帯域の光を吸収することで導電性が変化するワイドバンドギャップ半導体層を前記透明平坦化膜上に成膜する工程と、前記ワイドバンドギャップ半導体層上にオーミック電極を形成する工程と、前記ワイドバンドギャップ半導体層上にショットキー電極を形成する工程とからなることを特徴とする光センサーの製造方法が提供される。
【００１４】
前記透明平坦化膜にＳｉＯ2を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所望の感度を維持しつつ、装置全体を大きくせずに、紫外線の検出と、可視光または赤外線の検出とが可能な光センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光センサー１Ａを示す斜視図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光センサー１Ｂを示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光センサー１Ｃを示す平面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る光センサー１Ｄを示す平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII矢視断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る光センサー１Ｅを示す平面図である。
【図１０】図９のX−X矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態にかかる光センサー１Ａを示す斜視図であり、図２は図１のII−II矢視断面図である。光センサー１Ａは、紫外線センサー１０Ａ（第一センサー）と、撮像装置２０Ａ（第二センサー）とを備える。図２において、光の入射方向は上方向であり、光を検知する受光面が光の入射方向と直交するように配置されているので、受光効率を高めることができる。
【００１８】
紫外線センサー１０Ａは、撮像装置２０Ａの受光面側に設けられている。紫外線センサー１０Ａは、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａと、オーミック電極１３Ａと、ショットキー電極１４Ａとからなる受光部を備える。
【００１９】
ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａは、紫外線波長帯域（可視光波長帯域よりも波長が短い波長帯域）に含まれる所定の波長帯域の光を吸収し導電性が変化する物質からなる。ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａは、可視光波長域のエネルギー以上に大きなバンドギャップを持つため、透明である（可視光を透過させる）。
【００２０】
このような物質として、例えば、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＭｇxＺｎ1-xＯ（０＜ｘ＜１）、ＧａＮ、Ｇａ2Ｏ3、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）、ＡｌＮ、ダイヤモンド（Ｂドープ）等を用いることができる。中でも、バンドギャップ（ｅＶ）が３．３７ｅＶのＺｎＯ、４．１ｅＶのＭｇ0.35Ｚｎ0.65Ｏ、３．８ｅＶのＧａＮ、４．８ｅＶのβ−Ｇａ2Ｏ3、４．６ｅＶのＡｌ0.43Ｇａ0.57Ｎ、５．５ｅＶのダイヤモンド（Ｂドープ）等を用いることが好ましい。
【００２１】
なお、バンドギャップＥ（ｅＶ）と波長λ（ｎｍ）との関係は、
Ｅ＝ｈｃ／ｅλ≒１２４０／λ
（ｈはプランク定数、ｃは光速、ｅは電気素量）
で表される。したがって、波長２８０ｎｍの紫外線に対応するバンドギャップは４．４ｅＶである。
【００２２】
ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの形成方法としては、スプレー法、スパッタ法、ミストＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、ゾルゲル法、ＭＯＶＰＥ（Metalorganic vapor phase epitaxy；有機金属化学気相エピタキシー）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor phase epitaxy：ハイドライド気相エピタキシー）法、ＭＢＥ（Molecular beam epitaxy：分子線エピタキシー）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法等を適用することができる。さらに、必要に応じて熱処理することで焼結体としてもよい。
【００２３】
図２に示すように、オーミック電極１３Ａは、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの下面に直接形成されており、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ等の金属からなる薄膜である。オーミック電極１３Ａはワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａのフェルミエネルギーと比較して仕事関数が小さく、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａとオーミック接合されている。オーミック電極１３Ａは、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａを透過した可視光を透過させるために、数ｎｍの厚さに形成されている。
オーミック電極１３Ａは、例えば材料金属をスパッタリングすることにより形成することができる。
【００２４】
ショットキー電極１４Ａは、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの上面に直接形成されており、ＰＥＤＯＴ（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎ）等の透明導電性高分子膜、または、Ｐｔ、Ａｕ等の金属薄膜からなる。ショットキー電極１４Ａはワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａのフェルミエネルギーと比較して仕事関数が大きくなるように、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａとショットキー接合されている。具体的には、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａのショットキー電極１４Ａが形成される面の表面酸化膜を残したまま、ショットキー電極１４Ａを形成する。この表面酸化膜がショットキーバリアとなる。なお、ショットキー電極１４Ａとして導電性高分子膜を用いることができるのは、表面酸化膜がショットキーバリアとなるためである。
【００２５】
ショットキー電極１４Ａは、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａにより吸収される紫外線、及びワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａを透過する可視光を透過させる。
ショットキー電極１４Ａは、例えば材料金属をスパッタリングすることにより形成することができる。この場合、紫外線及び可視光を透過させるために、数ｎｍの厚さに形成する。例えば、３０〜１００ｎｍの厚さでは、可視光の透過率は９０％以上である。
あるいは、透明導電性高分子を塗布することによりショットキー電極１４Ａを形成してもよい。
【００２６】
ショットキー電極１４Ａを透過した紫外線がワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａに入射すると、キャリア（正孔及び伝導電子）が生じる。伝導電子がオーミック電極１３Ａに、正孔がショットキー電極１４Ａに移動することで、オーミック電極１３Ａとショットキー電極１４Ａとの間で電位差が生じる。外部回路によりオーミック電極１３Ａとショットキー電極１４Ａとを接続することで、オーミック電極１３Ａから外部回路を通じてショットキー電極へ電流が流れる。この電流値により、炎由来の紫外線が入射したか否かを判別する。
尚、本実施形態ではオーミック電極及びショットキー電極の一方をアノードとし、もう一方をカソードとしている。
【００２７】
撮像装置は、複数の撮像素子（受光部）がマトリクス状に配置されたものであり、可視光の二次元情報を取得することができる。撮像装置２０Ａとして、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子を用いることができる。固体撮像素子は表面照射型でも裏面照射型でもよい。撮像装置２０Ａの受光面側には、紫外線センサー１０Ａが設けられている。撮像装置２０Ａは紫外線センサー１０Ａを透過した可視光を検出し、二次元情報の時間変化を観測することにより、例えば火災特有の炎の揺らぎを検出するのに用いられる。
【００２８】
ここで、光センサー１Ａの製造方法について説明する。
まず、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの一方の面にオーミック電極１３Ａを直接形成する。
次に、熱処理により、ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの他方の面に表面酸化膜（ショットキーバリア）を形成する。次に、表面酸化膜の上面にショットキー電極１４Ａを直接形成する。
その後、オーミック電極１３Ａ及びショットキー電極１４Ａに配線取り出し用の電極を形成することにより、紫外線センサー１０Ａが完成する。
次に、撮像装置２０Ａの受光面上に、紫外線センサー１０Ａを配置する。以上により、光センサー１Ａが完成する。
【００２９】
以上の光センサー１Ａを用いた火災検出装置によれば、紫外線の検出及び炎の揺らぎ検出を行うため、誤動作の少ない火災検出を行うことができる。また、撮像装置２０Ａの受光面上に紫外線センサー１０Ａが配置されているので、装置を大きくせずに、紫外線の検出及び炎の揺らぎ検出が可能である。また、構造も簡単であり、製造コストを下げることができる。
【００３０】
また、光を透過させるショットキー電極１４Ａがワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの光が入射する受光面の全面に設けられているので、受光面を広くすることができ、感度を高くすることができる。尚、オーミック電極１３Ａをワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの上面に設け、ショットキー電極１４Ａをワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの下面に設けてもよい。
【００３１】
〔第２実施形態〕
図３は本発明の第２実施形態にかかる光センサー１Ｂを示す平面図であり、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、付号に同数字を付して説明を割愛する。
【００３２】
本実施形態においては、撮像装置２０Ｂの上部に配置される紫外線センサー１０Ｂの構造が異なっている。紫外線センサー１０Ｂは、撮像装置２０Ｂの上部に配置された透明基板１１Ｂと、透明基板１１Ｂの上面に直接形成された受光部とを備えている。この受光部は透明基板１１Ｂの上面に直接積層されたワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂと、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂの上面に直接形成されたオーミック電極１３Ｂ及びショットキー電極１４Ｂとからなる。
【００３３】
透明基板１１Ｂは、例えばサファイア（Ａｌ2Ｏ3）、ＳｉＣ等、可視光を透過させる材料からなる。透明基板１１Ｂは紫外線センサー１０Ｂの強度維持に用いられる。
【００３４】
ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂは第１実施形態のワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａと同様の材料を透明基板１１Ｂ上に直接成膜することにより形成される。
【００３５】
ワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａの形成方法としては、スプレー法、スパッタ法、ミストＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、ゾルゲル法、ＭＯＶＰＥ（Metalorganic vapor phase epitaxy；有機金属化学気相エピタキシー）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor phase epitaxy：ハイドライド気相エピタキシー）法、ＭＢＥ（Molecular beam epitaxy：分子線エピタキシー）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法等を適用することができる。さらに、必要に応じて熱処理することで焼結体としてもよい。
なお、透明基板１１Ｂにより強度が維持されるため、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂはワイドバンドギャップ半導体基板１２Ａほど厚くなくてもよい。
【００３６】
図３、図４に示すように、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂの上面には、外周部にオーミック電極１３Ｂが直接形成され、中央部にショットキー電極１４Ｂが形成されている。
オーミック電極１３Ｂの中央部には円形の穴部１３ｂが形成されており、穴部１３ｂの内部に、オーミック電極１３Ｂと離れて円形のショットキー電極１４Ｂが直接形成されている。
【００３７】
本実施形態ではショットキー電極１４Ｂは可視光を透過するように数ｎｍの厚さに形成されている一方、オーミック電極１３Ｂは可視光を透過させなくてもよく、抵抗を下げるために充分な厚さを有していてもよい。
オーミック電極１３Ｂ及びショットキー電極１４Ｂを一方の面のみに設けると、この面を受光面としたときに入射光の感度が最も良好となる。
【００３８】
ここで、光センサー１Ｂの製造方法について説明する。
まず、透明基板１１Ｂの上面にワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂの材料を直接成膜し、熱処理により結晶化させる。
次に、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂの上面にべた一面にオーミック電極１３Ｂとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでオーミック電極１３Ｂを形成する。その際、オーミック電極１３Ｂに穴部１３ｂが形成されるようにパターニングする。
【００３９】
次に、熱処理により、オーミック電極１３Ｂの穴部１３ｂ内において、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂに表面酸化膜（ショットキーバリア）を形成する。
次に、表面酸化膜の上面にショットキー電極１４Ｂとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでショットキー電極１４Ｂを形成する。
その後、オーミック電極１３Ｂ及びショットキー電極１４Ｂに配線取り出し用の電極を形成することにより、紫外線センサー１０Ｂが完成する。
次に、撮像装置２０Ｂの受光面上に、紫外線センサー１０Ｂを配置する。以上により、光センサー１Ｂが完成する。
【００４０】
本実施形態の光センサー１Ｂを用いた火災検出機においても、第１実施形態と同様に、紫外線の検出及び炎の揺らぎ検出を行うため、誤動作の少ない火災検出を行うことができる。また、撮像装置２０Ｂの受光面上に紫外線センサー１０Ｂが配置されているので、装置を大きくせずに、紫外線の検出及び炎の揺らぎ検出が可能である。また、構造も簡単であり、製造コストを下げることができる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、透明基板１１Ｂにより強度が維持され、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂが薄くてすむため、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｂの製造コストを下げることができる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
図５は本発明の第３実施形態にかかる光センサー１Ｃを示す平面図であり、図６は図５のVI−VI矢視断面図である。なお、第２実施形態と同様の構成については、付号に同数字を付して説明を割愛する。
【００４３】
本実施形態においては、紫外線センサー１０Ｃは、撮像装置２０Ｃの受光面上に直接形成された透明平坦化膜１１Ｃ（平坦化膜）と透明平坦化膜１１Ｃの上面に直接形成された受光部とからなる。この受光部は、透明平坦化膜１１Ｂの上面に積層されたワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃと、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃの上面に形成されたオーミック電極１３Ｃ及びショットキー電極１４Ｃとからなる受光部を備えている。
【００４４】
透明平坦化膜１１Ｃは絶縁性であり、撮像装置２０Ｃの受光面を平坦化し、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃの形成を容易にするものである。透明平坦化膜１１Ｃは撮像装置２０Ｃにより検出される可視光を透過させる。このような透明平坦化膜１１Ｃは、例えばＳｉＯ2等の材料をスパッタリングすることにより形成することができる。
【００４５】
ここで、光センサー１Ｃの製造方法について説明する。
まず、撮像装置２０Ｃの受光面上に透明平坦化膜１１Ｃを直接成膜する。次に、透明平坦化膜１１Ｃの上面にワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃの材料を直接成膜し、熱処理により結晶化させる。
次に、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃの上面にべた一面にオーミック電極１３Ｃとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでオーミック電極１３Ｃを形成する。その際、オーミック電極１３Ｃに穴部１３ｃが形成されるようにパターニングする。
【００４６】
次に、熱処理により、オーミック電極１３Ｃの穴部１３ｃ内において、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｃに表面酸化膜（ショットキーバリア）を形成する。
次に、表面酸化膜の上面にショットキー電極１４Ｃとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでショットキー電極１４Ｃを形成する。
その後、オーミック電極１３Ｃ及びショットキー電極１４Ｃに配線取り出し用の電極を形成することにより、光センサー１Ｃが完成する。
【００４７】
本実施形態の光センサー１Ｃを用いた火災検出機も、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、透明平坦化膜１１Ｃを介して撮像装置２０Ｃと紫外線センサー１０Ｃとを一体に形成することができる。
【００４８】
〔第４実施形態〕
図７は本発明の第４実施形態にかかる光センサー１Ｄを示す平面図であり、図８は図７のVIII−VIII矢視断面図である。なお、第２実施形態と同様の構成については、付号に同数字を付して説明を割愛する。
【００４９】
本実施形態にかかる紫外線センサー１０Ｄは、図７に示すように複数の受光部形成領域３０がマトリクス状に配置されている。そして、ワイドバンドギャップ半導体１２Ｄと、ショットキー電極１４Ｄと、オーミック電極１３Ｄとを備える受光部を各受光部形成領域３０がひとつずつ含んでいる。
なお、図７においては、４行×４列の受光部形成領域３０を示している。
この受光部は透明基板１１Ｄの上面に直接積層されたワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄと、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄの上面に直接形成されたオーミック電極１３Ｄ及びショットキー電極１４Ｄとからなる。オーミック電極１３Ｄには、穴部１３ｄが形成されており、穴部１３ｄ内にオーミック電極１３Ｄと離れて円形のショットキー電極１４Ｄが形成されている。本実施形態ではワイドバンドギャップ半導体１２Ｄとオーミック電極１３Ｄは全ての各受光部形成領域３０にわたりつながって形成されている。即ち、ワイドバンドギャップ半導体１２Ｄは透明基板１１Ｄの上面全体に重なるように形成されている。またショットキー電極１４Ｄは各受光部形成領域３０間において離間して形成されている。
【００５０】
ショットキー電極１４Ｄは可視光を透過するように数ｎｍの厚さに形成されている。一方、オーミック電極１３Ｄは可視光を透過させなくてもよく、抵抗を下げるために充分な厚さを有していてもよい。
オーミック電極１３Ｄ及びショットキー電極１４Ｄは透明絶縁層１５Ｄにより封止されている。
【００５１】
透明絶縁層１５Ｄの上部には各ショットキー電極１４Ｄと対応する配線１６Ｄが形成されている。配線１６Ｄは、例えば金等の金属薄膜をパターニングすることにより形成することができる。配線１６Ｄは、主にオーミック電極１３Ｄの上部に形成されているが、一端部がショットキー電極１４Ｄの上部まで延在し、透明絶縁層１５Ｄに設けられたコンタクトホール１５ｄにより各ショットキー電極１４Ｄと接続される。
【００５２】
配線１６Ｄは透明絶縁層１５Ｄの上部に形成された透明封止層１７Ｄにより封止される。透明絶縁層１５Ｄ、透明封止層１７Ｄには、紫外線及び可視光を透過させる材料からなる。透明絶縁層１５Ｄ、透明封止層１７Ｄは、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等により形成することができる。
【００５３】
ここで、光センサー１Ｄの製造方法について説明する。
まず、透明基板１１Ｄの上面にワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄの材料を直接成膜し、熱処理により結晶化させる。
次に、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄの上面にべた一面にオーミック電極１３Ｄとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでオーミック電極１３Ｄを形成する。その際、オーミック電極１３Ｄに穴部１３ｄが形成されるようにパターニングする。
【００５４】
次に、熱処理により、オーミック電極１３Ｄの穴部１３ｄ内において、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄに表面酸化膜（ショットキーバリア）を形成する。
次に、表面酸化膜の上面にショットキー電極１４Ｄとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでショットキー電極１４Ｄを形成する。
【００５５】
次に、オーミック電極１３Ｄ及びショットキー電極１４Ｄを被覆する透明絶縁層１５Ｄを形成する。次に、透明絶縁層１５Ｄにコンタクトホール１５ｄを形成する。
次に、透明絶縁層１５Ｄの上面に配線１６Ｄとなる金属薄膜を形成し、パターニングすることで配線１６Ｄを形成する。なお、このとき、コンタクトホール１５ｄ内にも金属薄膜材料が充填される。次に、配線１６Ｄを封止する透明封止層１７Ｄを形成することで紫外線センサー１０Ｄが完成する。
次に、撮像装置２０Ｄの受光面上に、紫外線センサー１０Ｄを配置する。以上により、光センサー１Ｄが完成する。
【００５６】
本実施形態の光センサー１Ｃを用いた火災検出機によれば、複数の受光部がマトリクス状に設けられているため、紫外線強度の二次元情報を採取することができる。撮像装置２０Ｄにより採取される可視光の二次元情報と合わせて、より火炎検知の精度を高め誤検知を減らすことができる。
【００５７】
〔第５実施形態〕
図９は本発明の第５実施形態にかかる光センサー１Ｅを示す平面図であり、図１０は図９のX−X矢視断面図である。なお、第４実施形態と同様の構成については、付号に同数字を付して説明を割愛する。
【００５８】
本実施形態においては、撮像装置２０Ｅの受光面上に透明平坦化膜１１Ｅが直接形成され、透明平坦化膜１１Ｅ上にワイドバンドギャップ半導体層１２Ｅが直接積層されている。なお、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｅよりも上部の構造については、第４実施形態と同様であるので、説明を割愛する。
【００５９】
ここで、本実施形態の光センサー１Ｅの製造方法について説明する。
まず、撮像装置２０Ｅの受光面上に透明平坦化膜１１Ｅを直接成膜する。次に、透明平坦化膜１１Ｅの上面にワイドバンドギャップ半導体層１２Ｅの材料を直接成膜し、熱処理により結晶化させる。
次に、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｅの上面にべた一面にオーミック電極１３Ｅとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでオーミック電極１３Ｅを形成する。その際、オーミック電極１３Ｅに穴部１３eが形成されるようにパターニングする。
【００６０】
次に、熱処理により、オーミック電極１３Ｅの穴部１３ｅ内において、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｅに表面酸化膜（ショットキーバリア）を形成する。
次に、表面酸化膜の上面にショットキー電極１４Ｅとなる金属薄膜を直接形成し、フォトリソグラフによりパターニングすることでショットキー電極１４Ｅを形成する。
【００６１】
次に、オーミック電極１３Ｅ及びショットキー電極１４Ｅを被覆する透明絶縁層１５Ｅを形成する。次に、透明絶縁層１５Ｅにコンタクトホール１５ｅを形成する。
次に、透明絶縁層１５Ｅの上面に配線１６Ｅとなる金属薄膜を形成し、パターニングすることで配線１６Ｅを形成する。なお、このとき、コンタクトホール１５ｅ内にも金属薄膜材料が充填される。その後、配線１６Ｅを封止する透明封止層１７Ｅを形成することで、光センサー１Ｅが完成する。
【００６２】
本実施形態の光センサー１Ｅを用いた火災検出機によれば、第４実施形態と同様に、紫外線強度の二次元情報と可視光の二次元情報と合わせて、より火炎検知の精度を高め誤検知を減らすことができる。また、透明平坦化膜１１Ｅを介して撮像装置２０Ｅと紫外線センサー１０Ｅとを一体に形成することができる。
【００６３】
なお、第１、第２、第４実施形態において、撮像装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄの受光面と紫外線センサー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄの受光面とを平行に配置したが、本発明はこれに限らず、撮像装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄの受光面に対して紫外線センサー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄの受光面を傾けた状態で配置してもよい。
また、第４、第５実施形態において、撮像装置２０Ｄ、２０Ｅにマトリクス状に配置された各撮像素子と、各ショットキー電極１４Ｄ、１４Ｅとを１対１で対応するように重ねて配置してもよい。つまり、紫外線センサー１０Ｄ、１０Ｅの複数の受光部のうちの一の受光部で検知される光は、撮像装置２０Ｄ、２０Ｅの複数の撮像素子のうちの一の撮像素子で検知され、紫外線センサー１０Ｄ、１０Ｅの複数の受光部のうち一の受光部とは異なる他の受光部で検知される光は、撮像装置２０Ｄ、２０Ｅの複数の撮像素子のうち一の撮像素子とは異なる他の撮像素子で検知する構成とする。このとき紫外線センサー１０Ｄ、１０Ｅにより検知される紫外線の二次元情報と、撮像装置２０Ｄ、２０Ｅにより検知される可視光の二次元情報とを対応付けることができる。
また、第４、第５実施形態において、ワイドバンドギャップ半導体１２Ｄ、１２Ｅ及びオーミック電極１３Ｄ、１３Ｅを全ての各受光部形成領域３０にわたってつながるように形成したが、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄ、１２Ｅ及びオーミック電極１３Ｄ、１３Ｅも各受光部形成領域３０間において離間して形成してもよい。上記のような構成にした場合、ワイドバンドギャップ半導体層１２Ｄ、１２Ｅと、オーミック電極１３Ｄ、１３Ｅと、ショットキー電極１４Ｄ、１４Ｅと、透明基板１１Ｄまたは透明平坦化膜１１Ｅとを覆うように配線形成用透明保護膜を積層させてから、配線形成用透明保護膜上に配線を形成してもよい。この際、ショットキー電極１４Ｄ，１４Ｅに重なる部分の配線形成用透明保護膜にコンタクトホールを設け、該コンタクトホールを介して配線とショットキー電極１４Ｄ，１４Ｅとを接続すればよい。
また、第４、第５実施形態において、受光部形成領域３０は４行×４列としたが行数または列数を変更することも可能である。
【００６４】
本実施形態では撮像装置として可視光センサーを用いたが、紫外線センサーを透過した紫外線よりも長い所定の波長帯域の光を検出できればよく、赤外線等を検知できる赤外線センサーアレイを用いることもできる。
【００６５】
以上の光センサー１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、例えば、火災報知機、ごみ焼却炉、エンジン検査装置、電気機器のショート検査装置等に用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  光センサー
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ  紫外線センサー
１１Ｂ、１１Ｄ  透明基板
１１Ｃ、１１Ｅ  透明平坦化膜
１２Ａ  ワイドバンドギャップ半導体基板
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ  ワイドバンドギャップ半導体層
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ  オーミック電極
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ  穴部
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ  ショットキー電極
１５Ｄ、１５Ｅ  透明絶縁層
１５ｄ、１５ｅ  コンタクトホール
１６Ｄ、１６Ｅ  配線
１７Ｄ、１７Ｅ  透明封止層
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ  撮像装置
３０  受光部形成領域
【図１】
2012009707.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012009707.tif 000009
【図８】
2012009707.tif 000010
【図９】
2012009707.tif 000011
【図１０】
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