(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、薄膜成長が不要であり、低コストな紫外線用フォトディテクタを提供する。【解決手段】酸化ガリウム単結晶基板と、酸化ガリウム単結晶基板の表面に形成され、受光面を有するとともに前記酸化ガリウム単結晶基板とショットキー接触をなす第１の電極と、酸化ガリウム単結晶基板の裏面に形成され、前記酸化ガリウム単結晶基板とオーミック接触をなし、受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを備える。【選択図】図１
2009130012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ガリウム単結晶基板と、
前記酸化ガリウム単結晶基板の表面に形成され、受光面を有するとともに前記酸化ガリウム単結晶基板とショットキー接触をなす第１の電極と、
前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に形成され、前記酸化ガリウム単結晶基板とオーミック接触をなし、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極と
を備える紫外線用フォトディテクタ。
【請求項２】
前記第１の電極は、AuまたはPtからなり、
前記第２の電極は、AuまたはAlからなる
請求項１に記載の紫外線用フォトディテクタ。
【請求項３】
前記第１の電極は、AuまたはPtと前記酸化ガリウム単結晶基板との間にNi層を挿入してなるAu/NiまたはPt/Ni構造を有し、
前記第２の電極は、AuまたはAlと前記酸化ガリウム単結晶基板との間にTi層を下地層として形成してなるAu/TiまたはAl/Ti構造を有する
請求項１に記載の紫外線用フォトディテクタ。
【請求項４】
前記酸化ガリウム単結晶基板は、比抵抗が１〜５ｘ10-1Ωcm、キャリア密度が1017〜1018cm-3の電気的導電性を有し、その（100）面を用いる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の紫外線用フォトディテクタ。
【請求項５】
表面に低キャリア密度の層が形成された酸化ガリウム単結晶基板と、
前記酸化ガリウム単結晶基板の前記低キャリア密度の層表面に設けられ、受光面を有する第１の電極と、
前記酸化ガリウム単結晶基板の前記低キャリア密度の層表面に設けられ、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極と
を備える紫外線用フォトディテクタ。
【請求項６】
酸化ガリウム単結晶基板を用いて作製される紫外線用フォトディテクタの製造方法であって、
前記酸化ガリウム単結晶基板を前処理し、
前記前処理を終えた前記酸化ガリウム単結晶基板面の表面に前記酸化ガリウム単結晶基板とショットキー接触をなす第１の電極と、前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に前記酸化ガリウム単結晶基板とオーミック接触をなし、前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを形成する
紫外線用フォトディテクタの製造方法。
【請求項７】
前記前処理は、前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に前記第２の電極がオーミック接触を行うためのプラズマ照射を行う工程を含み、
前記第１の電極は、前記酸化ガリウム単結晶基板の表面にAuまたはPtを蒸着することにより形成され、前記第２の電極は、前記プラズマ照射が行われた前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面にAu又はPtを蒸着することにより形成される
請求項６に記載の紫外線用フォトディテクタの製造方法。
【請求項８】
前記前処理は、前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に前記第２の電極がオーミック接触を行うためのプラズマ照射を行う工程を含み、
前記第１の電極は、前記酸化ガリウム単結晶基板の表面にNiを蒸着し、該Ni上にAuまたはPtを蒸着することにより形成され、前記第２の電極は、前記プラズマ照射が行われた前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面にTiを蒸着し、該Ti上にAu又はPtを蒸着することにより形成される
請求項６に記載の紫外線用フォトディテクタの製造方法。
【請求項９】
酸化ガリウム単結晶基板を用いて作製される紫外線用フォトディテクタの製造方法であって、
前記酸化ガリウム単結晶基板の表面に低キャリア密度の層または絶縁層を形成し、
前記酸化ガリウム単結晶基板の前記低キャリア密度の層または絶縁層表面に、受光面を有する第１の電極と、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを形成する
紫外線用フォトディテクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光が存在する真昼や戸外においても太陽光線に影響されることなく、炎や有害物質などが発する波長280nm以下の紫外線のみを高感度に検知できる紫外線用フォトディテクタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光ブラインド紫外線センサ（紫外線用フォトディテクタ）は、固体素子型の小型で簡便な火炎センサとして応用が期待され、火災探知機や煙草探知機のセンサ部分、家庭用燃焼機器および工業炉の燃焼炎の自動制御用センシングに使用することが期待されている。
【０００３】
さらに、次世代超LSI（大規模集積回路）の作製に使われる紫外線露光装置における紫外線モニタ用のセンサとしての応用も考えられる。
【０００４】
従来、波長280nm以下の深紫外線のみを検出するセンサ（紫外線用フォトディテクタ）として光電管が知られている。この光電管は火炎の点滅を検知するセンサとして既に実用化され、主に工業炉など大型燃焼装置の自動制御用の火炎センサに用いられている。しかしながら、光電管を用いた深紫外線を検出するセンサは、寿命が短く高コストであるという問題があった。
【０００５】
これに対し、小型・簡便な火炎センサとして期待される固体素子型のセンサとして、ワイドバンドギャップ半導体であるGaN系III族窒化物半導体が期待され、
AlGaN膜の応用が研究されている（例えば、下記非特許文献１参照）。また、ダイヤモンド半導体を用いた紫外線センサも検討されている（例えば、下記非特許文献２参照）。
【非特許文献１】平野光：「GaN系受光素子の火炎センサーへの応用」                  応用物理  第６８巻  第７号（１９９９）pp.0805-0809
【非特許文献２】小出康夫：「ダイヤモンド紫外線センサー」                        まてりあ  第４６巻  第４号（２００７）pp. 272-277
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非特許文献１におけるセンサは、基板上にエピタキシャル成長させた薄膜であり、GaNとAlNの混晶であるAlGaNは高品質の膜成長が困難な状況にあり実用的な製造方法に課題が多く残されている。
【０００７】
一方、非特許文献２におけるダイヤモンド膜については、ダイヤモンド基板を使ってホモエピ成長させた場合は、高品質なダイヤモンド膜が成長するが、この場合、基板が高価なためコスト高になるという問題点がある。また、殺菌などに用いられる低圧水銀灯の輝線２５４ｎｍに対する感度が小さいという問題点もある。
【０００８】
このように薄膜を使ったデバイス化は、成長させる薄膜は基板に影響されるため、薄膜を使わないでデバイス化することにより、プロセスが簡便化されることとなると共に、安価に製造できることとなるためこのようなセンサ（紫外線用フォトディテクタ）のデバイス化が要望されている。
【０００９】
本発明は、耐久性に優れ、薄膜成長が不要であり、低コストな紫外線用フォトディテクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本手段の紫外線用フォトディテクタは、酸化ガリウム単結晶基板と、前記酸化ガリウム単結晶基板の表面に形成され、受光面を有するとともに前記酸化ガリウム単結晶基板とショットキー接触をなす第１の電極と、前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に形成され、前記酸化ガリウム単結晶基板とオーミック接触をなし、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを備える。
【００１１】
また、本手段の紫外線用フォトディテクタは、表面に低キャリア密度の層または絶縁層が形成された酸化ガリウム単結晶基板と、前記酸化ガリウム単結晶基板の前記低キャリア密度の層または絶縁層表面に設けられ、受光面を有する第１の電極と、前記酸化ガリウム単結晶基板の前記低キャリア密度の層または絶縁層表面に設けられ、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを備える。
【００１２】
また、本手段は、酸化ガリウム単結晶基板を用いて作製される紫外線用フォトディテクタの製造方法であって、前記酸化ガリウム単結晶基板を前処理し、前記前処理を終えた前記酸化ガリウム単結晶基板面の表面に前記酸化ガリウム単結晶基板とショットキー接触をなす第１の電極と、前記酸化ガリウム単結晶基板の裏面に前記酸化ガリウム単結晶基板とオーミック接触をなし、前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを形成する。
【００１３】
また、本手段は、酸化ガリウム単結晶基板を用いて作製される紫外線用フォトディテクタの製造方法であって、前記酸化ガリウム単結晶基板の表面に低キャリア密度の層または絶縁層を形成し、前記酸化ガリウム単結晶基板の低キャリア密度の層または絶縁層表面に、受光面を有する第１の電極と、前記受光面で受ける紫外線に応じて前記第１の電極との間で前記酸化ガリウム単結晶基板を介して電流が流れる第２の電極とを形成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、薄膜成長が不要なため、導電性の酸化ガリウム（Ga2O3）単結晶基板を使っているため耐久性に優れ、また薄膜成長に費やしていたコストを低減できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００１６】
高品質のバルク酸化ガリウム(Ga2O3)単結晶はバンドギャップがおよそ4.8eV（約260nm）であり、波長280nm以下の紫外線を選択的に検知することができる特性がある。さらに導電性があるため、Ga2O3単結晶にそのまま電極をとることができる。さらに酸化物であるため、前記他の半導体のように酸化による劣化の心配もなく、耐久性、安定性にも優れると考えられる。本実施の形態は、高品質のバルク酸化ガリウム(Ga2O3)単結晶の成長方法について成功した本発明者等によって、このような特性を利用した紫外線センサ（紫外線用フォトディテクタ）、およびその製造方法について鋭意検討した結果においてなされたものである。
【００１７】
材料となるGa2O3単結晶は、本発明者らがすでに発明した方法により結晶品質に優れた単結晶を製造することが可能である。この方法は、純度４NのGa2O3粉末を原料としてラバーチューブに封入し、ラバープレスで成形、電気炉で1500℃、10時間で焼結した焼結体を原料棒として、FZ（Floating Zone）法で単結晶を育成するというものである。単結晶成長条件としては、成長速度は５〜10mm/h、雰囲気はドライエア、圧力は１気圧の条件で行なう。
【００１８】
このようにして作製した単結晶を、へき解性が最も強い(100)面に平行な面をワイヤソーでスライスし、この（100）面を化学機械研磨法(CMP：Chemical Mechanical Polishing)で鏡面研磨して厚さ0.4〜0.5mmのウエハ状に加工する。
【００１９】
このようにして作製したGa2O3単結晶は、比抵抗は１〜５ｘ10-1Ωcm、キャリア密度は1017〜1018cm-3  と電気的に導電性となる。これを基板に用いて紫外線センサを作製する。
【００２０】
実施の形態１．
実施の形態１においては、縦型構造の紫外線用フォトディテクタ（センサ）について説明する。図１はセンサ構造を示す側面図である。図1に示されるセンサ（紫外線用フォトディテクタ）は、酸化ガリウム単結晶基板１０の表面と裏面に電極７，５をつけて、縦型のショットキーダイオードを作製する。表面にはショットキー電極、裏面にはオーミック電極を作製する。このとき表面の電極７下部直下には、空乏層３ａが形成されその下に導電層３ｂが形成される。
【００２１】
光を電子正孔対に変換して検出するためには、電極に挟み込まれた高抵抗層を作製する必要がある。これは、低抵抗層だと電流が簡単に流れてしまうため、光電流が分離できないためである。
【００２２】
この高抵抗層の作製には高抵抗の薄膜、あるいはショットキー接触や、ｐｎ接合による空乏層を利用する方法があるが、空乏層を利用する方法は増幅作用があり高感度なので高抵抗層の作製にはより好ましい。さらに、空乏層の作製には、Ga2O3の場合、ｎ型のみが得られるので、ｐｎ接合でなくショットキー接触による空乏層を用いるのが好ましい。その結果、ディテクタの構造はMetal-Semiconductor-Metal（MSM）型になる。
【００２３】
MSM型の中には、横型と縦型がある。横型の場合、フォトリソグラフィを利用するなどして櫛形電極を形成する必要がある。この櫛形電極は大面積化が困難であり、空乏層が電極の直下にしか形成されないため、Ga2O3の利用効率は下がる。
【００２４】
これに対し、縦型は図１に示すように、センサ部は表面に受光面７ａが形成された薄い半透明（または透明）の電極（ショットキー電極：第１の電極）７、裏面に電極（オーミック電極：第２の電極）５を形成するのみで構成される単純な構造となる。横型とは異なり透明電極下部に広がる空乏層３ａ全面に受光できるためGa2O3単結晶の利用効率が高く、また櫛形電極の作製が不要なため構造が単純でプロセスも簡便になる特長がある。
【００２５】
以下、Ga2O3単結晶を使った縦型構造のデバイス作製方法について、プロセス毎に詳細に説明する。デバイス作製のプロセス全体を図２に示す。
【００２６】
（Ｓ１：単結晶のアニーリング）
まず、基板をフッ酸、硫酸、アセトン、純粋エタノールで洗浄し、熱処理を行なう。熱処理は結晶成長後のGa2O3単結晶には欠陥などが残留しているため、これを回復させる目的で行なう。熱処理は酸素雰囲気中で1100℃、3〜24時間で行なう。３時間より短い時間では、結晶性の回復が不十分となり、24時間よりも長い処理時間をかけても、ほぼ飽和して特性に変化はない。酸素を使うのは、Ga2O3単結晶育成時に発生した酸素欠損を補充するためである。
【００２７】
（Ｓ２：表面への保護膜の形成）
裏面にプラズマ照射をするため、照射前に表面のダメージを避けるため保護膜４を塗布する。保護膜４には、例えば分析サンプルの固定用に用いるマウンティングワックスなどを用いる。100℃辺りから溶け始めるので、それをスライドガラスに塗布し、Ga2O3基板の表面を押し付けて冷ませば表面にイオンが照射されるのを防げる。
【００２８】
（Ｓ３：裏面へのプラズマ照射）
裏面にオーミックコンタクトをとるため、さらに導電性の改善、低抵抗化を図る目的でプラズマ照射を行なう。これは、強制的に欠陥を生成し、キャリア電子の発生による電気導電性を向上させるためである。プラズマは、残留ガスを用いた低圧グロー放電を利用しており、サンプル裏面に照射した。
【００２９】
イオン電流は数百μAであり、装置全体の電流が5〜10mＡである。照射時間は20〜40min、好ましくは30minとする。20minより短い場合は効果が少なく、40minより長い時間照射しても効果はほぼ同じになるためである。
【００３０】
（Ｓ４：表面の保護膜の除去）
裏面にプラズマ照射後、保護膜４を除去する。マウンティングワックスを再び加熱してGa2O3基板をはがし、マウンティングワックスを除去し、基板をアセトンで洗浄する。
【００３１】
（Ｓ５：裏面にオーミック電極の形成）
Ti（５ａ，６ａ）を30〜70nm、好ましくは30〜50nm蒸着後、Au（５ｂ，６ｂ）を80〜150nm、好ましくは80〜100nm蒸着し、Au/Tiのオーミック電極５，６を形成する。電極サイズは1〜5mmφ、好ましくは3〜4mmφとする。なおサイズが大きくなるほど接触抵抗が小さい。
【００３２】
（Ｓ６：表面にショットキー電極形成）
ショットキー電極材料７として、ｎ型半導体なので、仕事関数が大きいとされる金属であるAu、Ptなどが用いられる。Ni（７ａ）を2〜5nm、好ましくは2nm蒸着後、AuまたはPt（７ｂ）を6〜10nm蒸着し、Au/NiまたはPt/Tiの半透明（または透明）な電極を作製する。なお、金属には、Ni層を挿入しないAu、Pt、さらにAu、Ptのほか、Al，Co，Ge，Sn，In，W，Mo，Cr，Cu等も使用し得る。
【００３３】
Niを蒸着するのは、AuまたはPt単体では、基板との密着性が悪いので、薄いNi層を挿入して密着性を改善するためである。これが受光面になり、この場合の電極サイズは1〜5mmφ、好ましくは3〜4mmφ。サイズが大きくなるほど受光面拡大につながる。
【００３４】
（Ｓ７：pad電極の形成）
この電極７中に配線用のpad電極８を作製する。Pad電極８のサイズは0.05〜1.5mmφ、Ni（８ａ）を3〜10nm、好ましくは4〜6nm、AuまたはPt（８ｂ）を80〜150nm、好ましくは〜100nm、半透明な受光面（電極７）の中に蒸着する。尚このとき同時にオーミック電極６に対応するテスト用のショットキー電極９を作製したが、これより得られた結果は特に載せていない。
【００３５】
以上のようなプロセスで作製したデバイスについて、デバイス特性を評価するため、実際に光を照射して分光感度特性などの性能を調べた。以下、実施例でその詳細を述べる。
【００３６】
（実施例）
酸化ガリウム粉末（純度４N）をラバーチューブに封入しこれを静水圧プレス成形し、大気中1500℃、10時間で焼結した。この焼結体を原料棒として光FZ装置を用いて単結晶育成を行った。成長速度は7.5mm/hrとし、雰囲気ガスとして酸素80％-窒素20％（流量比）を用いた。
【００３７】
得られた単結晶の（100）面を切り出し、CMPで厚さ0.4mmまで研磨加工し、表面は平均粗さ〜0.2nmの鏡面とし、ウエハ状の基板とした。基板サイズはおよそ7mmｘ8mmである。
【００３８】
このGa2O3単結晶について、Hall測定した結果、比抵抗は1.2ｘ10-1Ωcm、キャリア密度は1.3ｘ1018 cm-3、移動度は39cm2/Vsの電気的導電性を示した。この基板をフッ酸、硫酸、アセトン、純粋エタノールで洗浄後、酸素雰囲気中で1100℃、6時間の熱処理を行なった。
【００３９】
次に、図２に示す上述の工程に従って、電極の作製を行なった。
【００４０】
このときの電極配置は図３（ａ）（ｂ）に示すように、7mmｘ8mmのGa2O3基板サイズに対し、電極サイズは4mmφである。裏面のオーミック電極はTi50nm蒸着後、Au100nm蒸着した。なお、図３（ａ）は図１に示したセンサを上方より見た図、図３（ｂ）は図１に示したセンサを下方より見た図である。
【００４１】
一方、表面のショットキー電極はNiを2nm蒸着後、Auを8nm蒸着した。配線用のpad電極は１mmφとし、Niを5nm蒸着後、Auを100nm蒸着した。このとき、受光部は４mmφの半透明電極部分からpad電極1mmφを除いた部分になる。電極作製後の実際のフォトディテクタを図３（ｃ）の写真に示す。
【００４２】
以上のようにして作製したデバイスに対し、光照射を行ない、電流電圧特性、分光感度特性を評価した。このときの光源には、重水素ランプ(浜松ホトニクス製150W L1314、水冷式)を用いた。200nmから350nmまで10nmずつ分光した光を照射した。なお、図８は本実施の形態における縦型構造のフォトディテクタの動作を示す概略図である。
【００４３】
（電流電圧特性）
上部電極と下部電極の光照射時と非照射時の電流電圧(IV)特性、すなわちフォトディテクタ本体のIV特性を図４（ａ）に示す。＋はpad電極、−は大きい方のAu/Ti電極(透明電極と対向した電極)となる。この結果から、上部電極がショットキー接触であることは確認できた。
【００４４】
図４（ａ）を対数表示したのが図４（ｂ）である。まず、暗電流に注目すると、＋5Vと-5Vの電流が夫々、4.50x10-3A、1.06x10-9Aなので、整流比は106ある。次に光を照射したときは、逆方向に光電流が流れており、３桁ほどの差がある。
【００４５】
（分光感度特性）
図４（ｂ）のフォトディテクタデバイスに、200nmから350nmまで10nmずつ分光した光を照射したとき、受光面に照射された各波長のパワーは図５のようになった。240〜250nm付近に中心波長があるのがわかる。
【００４６】
10V逆方向バイアス時の分光感度特性は図６のようになった。波長280nm未満に感度をもつソーラーブラインドになっているのがわかる。これを照射パワーで割ると、図７のようになった。感度比は約３桁である。
【００４７】
図７に外部量子効率(を記入したが、100％を超えているので、増倍率と定義を変えることもできる。なお、(はI,P,(をそれぞれ光電流、入射パワー、波長として以下の式で計算できる。
【００４８】
(＝(I/P)*(1240/λ)
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１においては、縦型構造のセンサについて説明したが、本発明は横型構造のセンサについても適用できることは言うまでも無い。
【００５０】
図９は、横型構造のセンサについて説明する動作説明図である。図９において、該センサは、酸化ガリウム単結晶基板１０の表面に低キャリア密度の層または絶縁層１０ａを設け、該低キャリア密度の層または絶縁層表面に受光面１１ａを有する第１の電極１１と、第１の電極１１の受光面１１ａで受ける紫外線に応じて第１の電極との間でGa2O3基板を介して電流が流れる第２の電極１２とを備える。
【００５１】
本実施の形態においては、Ｓ１において示した熱処理において、長時間に亘る熱酸化を行い、光の吸収距離よりも深い位置まで低キャリア密度の層または絶縁層を形成する。そして、熱酸化された低キャリア密度の層または絶縁層表面に第１の電極（ショットキー電極に対応）１１としてAu/Ni構造またはPt/Ni構造を有する櫛型電極を形成し、その近傍に第２の電極１２としてのオーミック電極を形成する。各電極の形成方法については、実施の形態１に説明したものに対応している。
【００５２】
こうして、櫛型電極において受光面を形成し、その電極下方の低キャリア密度の層または絶縁層で光電流を発生させ、第１の電極１１と第２の電極１２との間の電流を検出することにより紫外線を検出する構成とする。
【００５３】
縦型構造は、上述したように、大面積を要する櫛型電極が不要で、Ga2O3の利用効率が高く、また製造プロセスも簡単であるという特長を有するが、形成された空乏層に効率よくバイアスを印加できるという点においては、横型構造のセンサの方が勝ると考えられる。また、長時間熱処理を行うため、電極付近はほぼ絶縁体とみなせ、金属電極（ショットキー電極に対応）と絶縁体との接触における高いバリアを形成することが容易となり、暗電流の小さいセンサが作り易く、高感度のものが得られやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】Ga2O3単結晶を用いた縦型フォトディテクタの側面図である。
【図２】フォトディテクタの作製工程を示す工程図である。
【図３】フォトディテクタ電極配置を示す図である。
【図４】フォトディテクタの電流電圧特性を示す図である。
【図５】受光面に照射されている各波長の電力を示す図である。
【図６】分光感度特性を示す図である。
【図７】分光感度特性を示す図である。
【図８】実施の形態１の動作を示す説明図である。
【図９】実施の形態２の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
３ａ，１０ａ  空乏層、５，１２  第２の電極（オーミック電極）、５ａ，６ａ  Ｔｉ、５ｂ，６ｂ  Ａｕ、７ａ，  Ｎｉ、７ｂ、  Ａｕ、７，１１  第１の電極（ショットキー電極）、７ａ，１１ａ  受光面、１０  酸化ガリウム単結晶基板、１０ａ  低キャリア密度の層または絶縁層。
【図１】
2009130012.tif 000003
【図２】
2009130012.tif 000004
【図３】
2009130012.tif 000005
【図４】
2009130012.tif 000006
【図５】
2009130012.tif 000007
【図６】
2009130012.tif 000008
【図７】
2009130012.tif 000009
【図８】
2009130012.tif 000010
【図９】
2009130012.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
高品質のバルク酸化ガリウム(Ga2O3)単結晶はバンドギャップがおよそ4.8eV（約260nm）であり、波長280nm以下の紫外線を選択的に検知することができる特性がある。さらに導電性があるため、Ga2O3単結晶にそのまま電極をとることができる。さらに酸化物であるため、前記他の半導体のように酸化による劣化の心配もなく、耐久性、安定性にも優れると考えられる。本実施の形態は、高品質のバルク酸化ガリウム(Ga2O3)単結晶の育成方法について成功した本発明者等によって、このような特性を利用した紫外線センサ（紫外線用フォトディテクタ）、およびその製造方法について鋭意検討した結果においてなされたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
（Ｓ１：単結晶のアニーリング）
まず、基板をフッ酸、硫酸、アセトン、エタノール、純水で洗浄し、熱処理を行なう。熱処理は結晶成長後のGa2O3単結晶には欠陥などが残留しているため、これを回復させる目的で行なう。熱処理は酸素雰囲気中で1100℃、3〜24時間で行なう。３時間より短い時間では、結晶性の回復が不十分となり、24時間よりも長い処理時間をかけても、ほぼ飽和して特性に変化はない。酸素を使うのは、Ga2O3単結晶育成時に発生した酸素欠損を補充するためである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
このGa2O3単結晶について、Hall測定した結果、比抵抗は1.2ｘ10-1Ωcm、キャリア密度は1.3ｘ1018 cm-3、移動度は39cm2/Vsの電気的導電性を示した。この基板をフッ酸、硫酸、アセトン、エタノール、純水で洗浄後、酸素雰囲気中で1100℃、6時間の熱処理を行なった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図７に外部量子効率ηを記入したが、100％を超えているので、増倍率と定義を変えることもできる。なお、ηはI,P,λをそれぞれ光電流、入射パワー、波長として以下の式で計算できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
η＝(I/P)*(1240/λ)
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009130012.tif 000012