本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)：

今日，伴隨著臭氧層的破壞所造成的紫外線的照射量的增加，人們擔(dān)心太陽光所包含的紫外線給人體、環(huán)境帶來的影響。

紫外線被分類為長波紫外線(uv－a波：波長約320～400nm)、中波紫外線(uv－b波：波長約280～320nm)、以及短波紫外線(uv－c波：波長約280nm以下)，根據(jù)這些波長區(qū)域，對人體、環(huán)境帶來的影響不同。uv－a波成為使皮膚黑化，并到達(dá)真皮而成為老化的原因。uv－b波有可能使皮膚發(fā)炎，誘發(fā)皮膚癌。uv－c波有較強(qiáng)的殺菌作用，但uv－c波被臭氧層吸收，不會到達(dá)地上。

保護(hù)人體并迅速地報告每天的紫外線的照射量是重要的課題，1995年導(dǎo)入了作為紫外線量的指標(biāo)的uv指數(shù)。uv指數(shù)作為對人體造成影響的相對影響度，能夠使用由cie(commissioninternationaledel’eclairage：國際照明委員會)定義的cie作用光譜來計算。

專利文獻(xiàn)1中，為了使uv指數(shù)的導(dǎo)出變得容易，提出一種能夠分離uv－a波和uv－b波這2個波長區(qū)域的紫外線的量來進(jìn)行檢測的紫外線受光元件。該紫外線受光元件具備形成在絕緣層上的3nm以上且36nm以下的厚度的硅半導(dǎo)體層、形成在該硅半導(dǎo)體層的橫型pn接合形式的第一光電二極管以及第二光電二極管、形成在硅半導(dǎo)體層上的層間絕緣膜、使形成在第一光電二極管上的層間絕緣膜上的uv－b波以上的波長區(qū)域的光透過的由氮化硅構(gòu)成的第一過濾層、和使形成在第二光電二極管上的層間絕緣膜上的uv－a波以上的波長區(qū)域的光透過的由氮化硅構(gòu)成的第二過濾層。

專利文獻(xiàn)2中記載了一種具備形成在一個光電二極管上的層間絕緣膜上的、使uv－a波以上的波長區(qū)域透過的由硅氮化膜構(gòu)成的過濾膜、和覆蓋另一個光電二極管上的層間絕緣膜以及過濾膜的使uv－b波以上的波長區(qū)域的光透過的密封層的紫外線傳感器。

專利文獻(xiàn)3記載了一種在受光元件的受光面?zhèn)染哂惺箄v－a波和uv－b波透過的濾光片，該濾光片由低折射率材料和高折射率材料交替地層疊的多層膜構(gòu)成的紫外線傳感器。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008－251709號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2009－176835號公報

專利文獻(xiàn)3：國際公開第2012/137539號小冊子

在專利文獻(xiàn)1和2中，由單層的硅氮化膜構(gòu)成遮擋uv－a波和uv－b波中的uv－b波并使uv－a波透過的濾光片。

此處，圖1是表示在紫外線傳感器上形成由單層的硅氮化膜構(gòu)成的濾光片的情況下的該紫外線傳感器的分光靈敏度特性的圖表，是由本發(fā)明人獲取的。圖1示出將硅氮化膜(sin)的厚度設(shè)為100nm以及200nm的情況以及不設(shè)置硅氮化膜的情況。

如圖1所示，通過設(shè)置由單層的硅氮化膜構(gòu)成的過濾膜，不僅uv－b波(波長約280～320nm)，連uv－a波(波長約320～400nm)的靈敏度也降低。即，認(rèn)為根據(jù)由單層的硅氮化膜構(gòu)成的過濾膜不同，準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波和uv－b波的分離較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述的點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種能夠比以往準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置包括：一對光電變換元件，輸出與接受到的光的強(qiáng)度對應(yīng)的光電流；以及第一濾光膜，被設(shè)置在上述一對光電變換元件中的一方的光入射側(cè)，并通過交替地層疊折射率彼此不同的高折射率層以及低折射率層而構(gòu)成，且使紫外線所包含的uv－a波以及uv－b波中的任意一方以比另一方高的透過率透過。

本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括：在半導(dǎo)體層形成一對光電變換元件的工序；以及形成第一過濾膜的工序，上述第一過濾膜通過在上述一對光電變換元件中的一方的光入射側(cè)交替地層疊折射率彼此不同的高折射率層以及低折射率層而構(gòu)成，并使uv－a波以及uv－b波中的任意一方以比另一方高的透過率透過。

根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置以及其制造方法，能夠比以往準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離。

附圖說明

圖1是表示在紫外線傳感器上形成由硅氮化膜構(gòu)成的濾光片的情況下的紫外線傳感器的分光靈敏度特性的圖表。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖3是表示通過模擬求出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的濾光片的透過率的波長特性的結(jié)果的圖表。

圖4a是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖4b是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖4c是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖5a是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖5b是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖6a是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖6b是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路框圖。

圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的mcu進(jìn)行的uv指數(shù)的計算順序的流程圖。

圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的第一以及第二光電二極管的分光靈敏度特性的實(shí)測值的圖表。

圖10是表示通過模擬求出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的過濾膜中，使高折射率層以及低折射率層的層數(shù)變化的情況下的透過率的波長特性的結(jié)果的圖表。

圖11是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖12是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖13是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的mcu進(jìn)行的uv指數(shù)的計算順序的流程圖。

圖14是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的mcu進(jìn)行的uv指數(shù)的計算順序的流程圖。

圖15是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖16a是表示通過模擬求出不具備厚膜層的本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的過濾膜的透過率以及反射率的波長特性的結(jié)果的圖表。

圖16b是表示通過模擬求出具備厚膜層的本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的過濾膜的透過率以及反射率的波長特性的結(jié)果的圖表。

符號說明

10…基板層；20…第一光電二極管；30…第二光電二極管；40、50…過濾膜；41、51…高折射率層；42、52…低折射率層；100、101、102…半導(dǎo)體裝置

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式的一個例子進(jìn)行說明。此外，在各附圖中同一或者等效的構(gòu)成要素以及部分附加同一參照符號，重復(fù)的說明適當(dāng)省略。

[第一實(shí)施方式]

圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的紫外線傳感器的半導(dǎo)體裝置100的結(jié)構(gòu)的剖視圖。半導(dǎo)體裝置100包括形成在層疊基板層10、絕緣體層11以及半導(dǎo)體層12而成的soi基板的半導(dǎo)體層12上的第一光電二極管20以及第二光電二極管30。第一光電二極管20以及第二光電二極管30是輸出與照射的紫外線的強(qiáng)度對應(yīng)的光電流的光電變換元件。第一光電二極管20以及第二光電二極管30通過包圍這些的外周的由sio2等絕緣體構(gòu)成的元件分離部13而相互絕緣。第一光電二極管20以及第二光電二極管30中間夾著元件分離部13地鄰接設(shè)置。

第一光電二極管20包括由比較高的雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體構(gòu)成的陰極22、由比較高的雜質(zhì)濃度的p型半導(dǎo)體構(gòu)成的陽極23、以及設(shè)置在陰極22與陽極23之間的由比較低的雜質(zhì)濃度的p型半導(dǎo)體構(gòu)成的低濃度區(qū)域21。低濃度區(qū)域21是第一光電二極管20中的主要的受光區(qū)域，其厚度比陰極22以及陽極23薄，例如為36nm以下。這樣，通過將成為受光區(qū)域的低濃度區(qū)域21的厚度設(shè)為36nm以下，第一光電二極管20能夠使對比包括uv－a波以及uv－b波的紫外線的波長大的波長的光的靈敏度降低，作為紫外線傳感器而能夠具備適合的分光靈敏度特性。

第二光電二極管30具有與第一光電二極管20同樣的構(gòu)成。即，第二光電二極管30包括由比較高的雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體構(gòu)成的陰極32、由比較高的雜質(zhì)濃度的p型半導(dǎo)體構(gòu)成的陽極33、以及設(shè)置在陰極32與陽極33之間的由比較低的雜質(zhì)濃度的p型半導(dǎo)體構(gòu)成的低濃度區(qū)域31。低濃度區(qū)域31是第二光電二極管30中的主要的受光區(qū)域，其厚度比陰極32以及陽極33薄，例如為36nm以下。

第一光電二極管20以及第二光電二極管30被由sio2等絕緣體構(gòu)成的絕緣體層14覆蓋?？梢栽诮^緣體層14的內(nèi)部設(shè)置多個布線層。在布線層的層數(shù)例如為4層的情況下，絕緣體層14的厚度為4μm左右。

在絕緣體層14的表面設(shè)置有覆蓋第一光電二極管20的上方的過濾膜40。即，過濾膜40被設(shè)置在第一光電二極管20的光入射側(cè)。在本實(shí)施方式中，過濾膜40具有以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的波長選擇性。換言之，過濾膜40具有以比uv－a波高的反射率使uv－a波以及uv－b波中的uv－b波反射的波長選擇性。

過濾膜40具有交替地層疊折射率相對高的高折射率層41、和折射率相對低的低折射率層42的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，如圖2所示，使高折射率層41與絕緣體層14鄰接，并且將高折射率層41的層數(shù)設(shè)為5層、將低折射率層42的層數(shù)設(shè)為4層，但并不限于該結(jié)構(gòu)。即，也可以使低折射率層42與絕緣體層14鄰接，也可以適當(dāng)?shù)刈兏哒凵渎蕦?1以及低折射率層42的層數(shù)。

優(yōu)選高折射率層41與低折射率層42的折射率差為0.4以上，高折射率層41的折射率為2以下。作為低折射率層42的材料，能夠優(yōu)選使用折射率1.4左右的硅氧化膜(sio2)。作為高折射率層41的材料，能夠優(yōu)選使用折射率1.8左右的硅氮化膜(si3n4)。

若將高折射率層41的折射率設(shè)為n1、將低折射率層42的折射率設(shè)為n2、將過濾膜40的透過率相對低的uv－b波的中心波長設(shè)為λcb(約300nm)，則優(yōu)選分別將高折射率層41的層厚d1以及低折射率層42的層厚d2的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定為滿足下述的(1)式以及(2)式。

n1·d1＝λcb/4…(1)

n2·d2＝λcb/4…(2)

即，以高折射率層41以及低折射率層42各自中的光路長成為uv－b波的中心波長λcb的四分之一的方式構(gòu)成過濾膜40。通過將高折射率層41的層厚d1以及低折射率層42的層厚d2規(guī)定為滿足(1)式以及(2)式，入射至過濾膜40并在高折射率層41與低折射率層42的界面被反射的uv－b波一方面相位一致而互相增強(qiáng)，另一方面向透過方向前進(jìn)的uv－b波衰減。即，根據(jù)具有上述的結(jié)構(gòu)的過濾膜40，能夠具備以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的波長選擇性。換言之，能夠具備將對uv－b波的透過率抑制為規(guī)定值以下的波長選擇性。

此外，在將uv－b波的中心波長λcb設(shè)為300nm、將高折射率層41的折射率n1設(shè)為1.8、將低折射率層42的折射率n2設(shè)為1.4的情況下，高折射率層41的層厚d1的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)上述(1)式計算為41.6nm，低折射率層42的層厚d2的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)上述(2)式計算為53.6nm。

在將過濾膜40的透過率相對低的uv－b波的波長λb的范圍設(shè)為λb1≤λb≤λb2時(λb1約為280nm，λb2約為320nm)，優(yōu)選分別將高折射率層41的層厚d1的范圍以及低折射率層42的層厚d2的范圍規(guī)定為滿足下述的(3)式以及(4)式。

λb1/(4·n1)≤d1≤λb2/(4·n1)…(3)

λb1/(4·n2)≤d2≤λb2/(4·n2)…(4)

通過如上述那樣規(guī)定高折射率層41的層厚d1的范圍以及低折射率層42的層厚d2的范圍，從而在過濾膜40中有效地發(fā)揮將對uv－b波的透過率抑制為規(guī)定值以下的過濾功能。

此處，圖3是表示針對使低折射率層42的層厚50μm固定、將高折射率層41的層厚設(shè)為40μm、45μm、50μm的情況的各種情況，通過模擬求出過濾膜40的透過率的波長特性的結(jié)果的圖表。此外，將高折射率層41的折射率設(shè)為1.8、將低折射率層42的折射率設(shè)為1.4。

如圖3所示，確認(rèn)出在將高折射率層41的層厚設(shè)為40μm、45μm、50μm的各個情況下，在過濾膜40中，不會損害uv－a波的波長區(qū)域(320nm～400nm)中的透過率，而能夠減少uv－b波的波長區(qū)域(280nm～320nm)中的透過率。另外，確認(rèn)出通過增大高折射率層41的層厚，利用過濾膜40將透過率抑制為規(guī)定值以下的波長移位到長波長側(cè)。

在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100中，在第二光電二極管30的光入射側(cè)不設(shè)置過濾膜。即，第二光電二極管30接受uv－a波以及uv－b波這雙方。

以下，對本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100的制造方法進(jìn)行說明。圖4a～圖4c、圖5a、圖5b、圖6a、圖6b是表示半導(dǎo)體裝置100的制造方法的一個例子的剖視圖。

首先，準(zhǔn)備層疊基板層10、絕緣體層11以及半導(dǎo)體層12而成的soi基板1(圖4a)。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層12由p型的硅構(gòu)成。接著，以半導(dǎo)體層12成為第一以及第二光電二極管20、30的低濃度區(qū)域21、31中的雜質(zhì)濃度的方式實(shí)施離子注入處理。

接下來，在半導(dǎo)體層12形成包圍第一光電二極管20以及第二光電二極管30的形成區(qū)域的元件分離部13(圖4b)。元件分離部13可以使用例如公知的sti(shallowtrenchisolation：淺溝道隔離)工序來形成。sti工序包括在半導(dǎo)體層12形成到達(dá)絕緣體層11的槽的工序、在該槽中埋入sio2等絕緣體的工序以及通過cmp(chemicalmechanicalpolishing:化學(xué)機(jī)械拋光)除去堆積在半導(dǎo)體層12的表面的不需要的絕緣體的工序。此外，也可以利用公知的locos法(localoxidationofsilicon：硅局部氧化隔離)形成元件分離部13。

接下來，通過局部地蝕刻半導(dǎo)體層12而在與第一以及第二光電二極管20、30的低濃度區(qū)域21、31對應(yīng)的區(qū)域分別形成凹部12a。由此，將與半導(dǎo)體層12的低濃度區(qū)域21、31對應(yīng)的區(qū)域中的厚度薄化至36nm左右(圖4c)。通過使與低濃度區(qū)域21、31對應(yīng)的區(qū)域的厚度為36nm以下，從而能夠在第一以及第二光電二極管20、30中，使對比包括uv－a波以及uv－b波的紫外線的波長大的波長的光的靈敏度降低，作為紫外線傳感器而能夠獲得適合的分光靈敏度特性。

接下來，利用公知的離子注入法，將磷或者砷等v族元素注入半導(dǎo)體層12來形成第一以及第二光電二極管20、30的陰極22、32。之后，利用公知的離子注入法，將硼等iii族元素注入半導(dǎo)體層12，來形成第一以及第二光電二極管20、30的陽極23、33。在第一光電二極管20中，低濃度區(qū)域21被配置在凹部12a的形成位，陰極22和陽極23被配置在夾著低濃度區(qū)域21的位置上。在第二光電二極管30中低濃度區(qū)域31被配置在凹部12a的形成位，陰極32和陽極33被配置在夾著低濃度區(qū)域31的位置上(圖5a)。

接下來，使用cvd法在形成有第一以及第二光電二極管20、30的半導(dǎo)體層12的表面形成由sio2等絕緣體構(gòu)成的絕緣體層14(圖5b)。也可以在絕緣體層14的內(nèi)部設(shè)置多個布線層。布線層的層數(shù)例如為4層的情況下，絕緣體層14的厚度為4μm左右。

接下來，在絕緣體層14的表面交替地層疊高折射率層41和低折射率層42來形成過濾膜40(圖6a)。

高折射率層41能夠例如由利用使用了sih4(硅烷)以及nh3(氨氣)作為材料氣體的等離子體cvd法所形成的硅氮化膜(si3n4)構(gòu)成。通過控制sih4的流量，能夠控制高折射率層41的折射率。在本實(shí)施方式中，通過將sih4的流量設(shè)為1.69×10^－2pa·m³/sec、將nh3的流量設(shè)為1.27×10^－1pa·m³/sec，使由硅氮化膜構(gòu)成的高折射率層41的折射率為1.8左右。

低折射率層42能夠由利用使用了teos(tetraethylorthosilicate：硅酸四乙酯)以及o2(氧)作為材料氣體的等離子體cvd法形成的硅氧化膜(sio2)構(gòu)成。由硅氧化膜構(gòu)成的低折射率層42的折射率為1.4左右。

高折射率層41的層厚d1以及低折射率層42的層厚d2分別以滿足上述的(3)式以及(4)式的方式形成高折射率層41以及低折射率層42。由此，形成具備將對uv－b波的透過率抑制為規(guī)定值以下的波長選擇性的過濾膜40。

接下來，通過蝕刻，以除去覆蓋過濾膜40的第二光電二極管30上的部分的方式進(jìn)行過濾膜40的圖案化(圖6b)。此外，也可以利用剝離法進(jìn)行過濾膜40的圖案化。

圖7是表示基于從第一以及第二光電二極管20、30輸出的光電流來導(dǎo)出uv指數(shù)的、本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路框圖。信號處理系統(tǒng)構(gòu)成為包括運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大器)201、203、電阻元件202、204、多路分配器205、模擬數(shù)字變換器206、接口電路207以及微型控制單元208(以下，稱為mcu208)。此外，這些構(gòu)成信號處理系統(tǒng)的各電路可以與第一以及第二光電二極管20、30一起收容在單一的半導(dǎo)體晶片內(nèi)。

從第一光電二極管20輸出的光電流通過構(gòu)成為包括運(yùn)算放大器201以及電阻元件202的電流電壓變換放大器211被變換為電壓。即，從電流電壓變換放大器211輸出與從第一光電二極管20輸出的光電流的大小成比例的大小的電壓。

同樣地，從第二光電二極管30輸出的光電流通過構(gòu)成為包括運(yùn)算放大器203以及電阻元件204的電流電壓變換放大器212被變換為電壓。即，從電流電壓變換放大器212輸出與第二光電二極管30輸出的光電流的大小成比例的大小的電壓。

多路分配器205將從電流電壓變換放大器211、212輸出的電壓依次供給給模擬數(shù)字變換器206。

模擬數(shù)字變換器206將從多路分配器205供給的電壓變換為數(shù)字信號。即，模擬數(shù)字變換器206生成與從第一光電二極管20輸出的光電流對應(yīng)的數(shù)字值d1以及與從第二光電二極管30輸出的光電流對應(yīng)的數(shù)字值d2。數(shù)字值d1表示通過過濾膜40除去了uv－b波成分的紫外線的強(qiáng)度。換言之，數(shù)字值d1表示主要包含uv－a波的紫外線的強(qiáng)度。另一方面，數(shù)字值d2表示包含uv－a波以及uv－b波這雙方的紫外線的強(qiáng)度。模擬數(shù)字變換器206將數(shù)字值d1以及d2經(jīng)由接口電路207供給給mcu208。

mcu208基于經(jīng)由接口電路207供給的數(shù)字值d1以及d2按照以下所示的順序計算uv指數(shù)iuv。圖8是表示mcu208進(jìn)行的uv指數(shù)iuv的計算順序的流程圖。

在步驟s1中，mcu208通過從數(shù)字值d2減去數(shù)字值d1來導(dǎo)出數(shù)字值d3(d3＝d2－d1)。數(shù)字值d3表示主要包含uv－b波的紫外線的強(qiáng)度。

在步驟s2中，mcu208計算下述的(5)式所示的uv指數(shù)的uv－a波成分iuva。

iuva＝c1×6.68×10^－4×d1…(5)

在步驟s3中，mcu208計算下述的(6)式所示的uv指數(shù)的uv－b波成分iuvb。

iuvb＝c2×3.08×10^－3×d3…(6)

此外，在(5)式以及(6)式中，c1以及c2是根據(jù)運(yùn)算放大器201、203的性能以及第一以及第二光電二極管20、30的面積所規(guī)定的常量。

在步驟s4中，mcu208計算下述的(7)式所示的uv指數(shù)iuv。iuv＝iuva+iuvb…(7)

圖9是表示被過濾膜40覆蓋的第一光電二極管20以及未被過濾膜覆蓋的第二光電二極管30的分光靈敏度特性的實(shí)測值的圖表。此外，由厚度50nm的硅氮化膜(si3n4)構(gòu)成高折射率層41，由厚度50nm的硅氧化膜(sio2)構(gòu)成低折射率層42。另外，將高折射率層41的層數(shù)設(shè)為5層，將低折射率層42的層數(shù)設(shè)為4層。

如圖9所示，在光入射側(cè)設(shè)置有過濾膜40的第一光電二極管20中，對uv－a波的靈敏度與未設(shè)置過濾膜的第二光電二極管30相同。另一方面，在第一光電二極管20中，對uv－b波的靈敏度與第二光電二極管30相比顯著地降低。即，通過設(shè)置過濾膜40，能夠以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過。通過這樣由層疊膜構(gòu)成過濾膜40，能夠在uv－a波和uv－b波中的一個波長區(qū)域中使波形為等同的形狀，而在另一個波長區(qū)域中較大地不同，并利用簡單的減法處理求出所希望的uv指數(shù)。結(jié)果為，即使是例如能夠以低消耗電力驅(qū)動的小型的微處理器也能夠進(jìn)行迅速的處理，也能夠進(jìn)行手表等可佩戴設(shè)備的動作。

從以上的說明可知，在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100中，過濾膜40通過交替地層疊以滿足上述的(3)式以及(4)式的層厚所形成的高折射率層以及低折射率層而構(gòu)成。由此，過濾膜40能夠具備以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的波長選擇性。比較圖1和圖8可知，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的過濾膜40，與由單層的硅氮化膜構(gòu)成的以往的過濾膜相比較，能夠大幅度地改善波長選擇性。即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100及其制造方法，能夠比以往準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離。

另外，通過將高折射率層41與低折射率層42的折射率差設(shè)為0.4以上，能夠充分地發(fā)揮過濾膜40使uv－b波反射的功能。另外，通過將高折射率層41的折射率設(shè)為2以下，能夠確保uv－a波的透過率。

此處，圖10是表示通過模擬求出使構(gòu)成過濾膜40的高折射率層41以及低折射率層42的層數(shù)變化的情況下的、過濾膜40中的透過率的波長特性的結(jié)果的圖表。如圖10所示，越使構(gòu)成過濾膜40的高折射率層41以及低折射率層42的層數(shù)增加，uv－b波的波長區(qū)域中的透過率越降低。即，在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100中，通過使高折射率層41以及低折射率層42的層數(shù)變化，能夠使對uv－b波的靈敏度增減。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100由于第一以及第二光電二極管20、30中僅第一光電二極管20被過濾膜40覆蓋，所以伴隨著高折射率層41以及低折射率層42的層數(shù)的增加，半導(dǎo)體層12產(chǎn)生的形變(應(yīng)力)變大，有可能對第一以及第二光電二極管20、30的特性造成影響。根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100，由于通過從基于第二光電二極管30的光電流的數(shù)字值d2減去基于第一光電二極管20的光電流的數(shù)字值d1來導(dǎo)出主要包括uv－b波的紫外線的強(qiáng)度，所以即使高折射率層41以及低折射率層42的層數(shù)比較少(例如5層～10層)的情況下，也能夠有效地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離，并能夠避免上述的半導(dǎo)體層12產(chǎn)生的形變(應(yīng)力)的問題。

此外，在本實(shí)施方式中，例示出將以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的過濾膜40設(shè)置在第一光電二極管20的光入射側(cè)的情況，但并不限于該方式。即，也可以將以比uv－a波高的透過率使uv－b波透過的過濾膜設(shè)置在第一光電二極管20的光入射側(cè)。該情況下，依照上述的(3)式以及(4)式來設(shè)定構(gòu)成過濾膜的高折射率層以及低折射率層的層厚。另外，在(3)式以及(4)式中，分別將λb1以及λb2設(shè)為uv－a波的波長的下限值(320nm)以及上限值(400nm)。另外，在使用以比uv－a波高的透過率使uv－b波透過的過濾膜的情況下，計算uv指數(shù)時，在上述的(5)式以及(6)式之間更換數(shù)字值d1和d3。

另外，在本實(shí)施方式中，例示出使用硅氮化膜作為高折射率層41的情況，但也可以使用hfo2(氧化鉿)作為高折射率層41。

[第二實(shí)施方式]

圖11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置101的結(jié)構(gòu)的剖視圖。對于第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置101，過濾膜40的側(cè)面被遮擋紫外線的遮光膜60覆蓋這一點(diǎn)與上述的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100不同。作為遮光膜60的材料，能夠優(yōu)選使用例如tin(氮化鈦)，但也可以使用遮擋紫外線的其它材料。

遮光膜60能夠例如如以下那樣操作來形成。此外，在以下的說明中，例示使用tin作為遮光膜60的材料的情況。在過濾膜40的圖案化完成后，利用濺射法等使絕緣體層14的上面、過濾膜40的上面以及側(cè)面堆積tin。之后，通過干式蝕刻除去覆蓋tin的絕緣體層14的上面的部分以及覆蓋過濾膜40的上面的部分。在該蝕刻中，覆蓋tin的過濾膜40的側(cè)面的部分未被除去而留下。由此，形成覆蓋過濾膜40的側(cè)面的遮光膜60。

通過這樣利用遮擋紫外線的遮光膜60覆蓋過濾膜40的側(cè)面，從而入射到過濾膜40的內(nèi)部的紫外線因折射以及反射而放射到過濾膜40的外部，能夠防止入射到鄰接的第二光電二極管30。另外，通過在過濾膜40的側(cè)面設(shè)置遮光膜60，能夠防止來自過濾膜40的側(cè)面的紫外線的入射，也可以有效地發(fā)揮過濾膜40的過濾功能。

另外，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置101，與第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100同樣地，能夠比以往準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離。

[第三實(shí)施方式]

圖12是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102的結(jié)構(gòu)的剖視圖。對于第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102，在第二光電二極管30的光入射側(cè)設(shè)置以比uv－a波高的透過率使uv－b波透過的過濾膜50這一點(diǎn)與上述的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100不同。此外，在第一光電二極管20的光入射側(cè)設(shè)置以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的過濾膜40這一點(diǎn)與上述的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100相同。

過濾膜50具有與過濾膜40同樣的結(jié)構(gòu)。即，過濾膜50具有交替地地層疊折射率相對高的高折射率層51、和折射率相對低的低折射率層52而成的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，使高折射率層51與絕緣體層14鄰接，并且將高折射率層51的層數(shù)設(shè)為5層、將低折射率層52的層數(shù)設(shè)為4層，但并不限于該結(jié)構(gòu)。即，可以使低折射率層52與絕緣體層14鄰接，也可以適當(dāng)?shù)刈兏哒凵渎蕦?1以及低折射率層52的層數(shù)。

優(yōu)選高折射率層51與低折射率層52的折射率差為0.4以上，高折射率層51的折射率為2以下。作為低折射率層52的材料，能夠優(yōu)選使用折射率1.4左右的硅氧化膜(sio2)。作為高折射率層51的材料，能夠優(yōu)選使用折射率1.8左右的硅氮化膜(si3n4)。

若將高折射率層51的折射率設(shè)為n3、將低折射率層52的折射率設(shè)為n4、將過濾膜50的透過率相對低的uv－a波的中心波長設(shè)為λca(約360nm)，則優(yōu)選將高折射率層51的層厚d3以及低折射率層52的層厚d4的標(biāo)準(zhǔn)值分別規(guī)定為滿足下述的(8)式以及(9)式。

n3·d3＝λca/4…(8)

n4·d4＝λca/4…(9)

即，以高折射率層51以及低折射率層52各自中的光路長為uv－a波的中心波長λca的四分之一的方式構(gòu)成過濾膜50。通過將高折射率層51的層厚d3以及低折射率層52的層厚d4規(guī)定為滿足(8)式以及(9)式，從而向過濾膜50入射并在高折射率層51與低折射率層52的界面被反射的uv－a波一方面相位一致而相互增強(qiáng)，另一方面向透過方向前進(jìn)的uv－a波衰減。即，根據(jù)具有上述的結(jié)構(gòu)的過濾膜50，能夠具備以比uv－a波高的透過率使uv－b波透過的波長選擇性。換言之，能夠具備將對uv－a波的透過率抑制為規(guī)定值以下的波長選擇性。

此外，在將λca設(shè)為360nm、將n3設(shè)為1.8、將n4設(shè)為1.4的情況下，高折射率層51的層厚d3的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)上述(8)式計算為50nm，低折射率層52的層厚d4的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)上述(9)式計算為64.3nm。

在將過濾膜50的透過率相對低的uv－a波的波長λa的范圍設(shè)為λa1≤λa≤λa2時(λa1約為320nm，λa2約為400nm)，優(yōu)選將高折射率層51的層厚d3的范圍以及低折射率層52的層厚d4的范圍分別規(guī)定為滿足下述的(10)式以及(11)式。

λa1/(4·n3)≤d3≤λa2/(4·n3)…(10)

λa1/(4·n4)≤d4≤λa2/(4·n4)…(11)

通過如上述那樣規(guī)定高折射率層51的層厚d3的范圍以及低折射率層52的層厚d4的范圍，從而在過濾膜50中有效地發(fā)揮將對uv－a波的透過率抑制為規(guī)定值以下的過濾功能。

這樣，通過使過濾膜50中的高折射率層51以及低折射率層52的層厚與過濾膜40中的高折射率層41以及低折射率層42的層厚不同，過濾膜50能夠具備與過濾膜40不同的波長選擇性。

構(gòu)成過濾膜50的高折射率層51以及低折射率層52與過濾膜40同樣地能夠使用等離子體cvd法來進(jìn)行成膜。高折射率層51以及低折射率層52的成膜能夠在過濾膜40的圖案化后進(jìn)行。過濾膜50的圖案化作為一個例子而能夠使用公知的剝離法。

圖13是表示通過模擬求出將高折射率層51的層厚設(shè)為50nm、將低折射率層52的層厚設(shè)為60nm的情況下的、過濾膜50的透過率的波長特性的結(jié)果的圖表。此外，將高折射率層51的折射率設(shè)為1.8、將低折射率層52的折射率設(shè)為1.4。

如圖13所示，確認(rèn)出在過濾膜50中不損害uv－b波的波長區(qū)域(280nm～320nm)中的透過率而能夠減少uv－a波的波長區(qū)域(320nm～400nm)中的透過率。

在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102中，在圖7所示的信號處理系統(tǒng)中如以下那樣處理從第一以及第二光電二極管20、30輸出的光電流。模擬數(shù)字變換器206生成與從第一光電二極管20輸出的光電流對應(yīng)的數(shù)字值d1以及與從第二光電二極管30輸出的光電流對應(yīng)的數(shù)字值d2。數(shù)字值d1表示通過過濾膜40除去了uv－b波成分的紫外線的強(qiáng)度。換言之，數(shù)字值d1表示主要包含uv－a的紫外線的強(qiáng)度。另一方面，數(shù)字值d2表示通過過濾膜50除去了uv－a波成分的紫外線的強(qiáng)度。換言之，數(shù)字值d2表示主要包括uv－b波的紫外線的強(qiáng)度。模擬數(shù)字變換器206將數(shù)字值d1以及d2經(jīng)由接口電路207供給給mcu208。

mcu208基于經(jīng)由接口電路207供給的數(shù)字值d1以及d2按照以下所示的順序計算uv指數(shù)iuv。圖14是表示本實(shí)施方式所涉及的mcu208進(jìn)行的uv指數(shù)iuv的計算順序的流程圖。

在步驟s11中，mcu208計算下述的(12)式所示的uv指數(shù)的uv－a波成分iuva。

iuva＝c1×6.68×10^－4×d1…(12)

在步驟s12中，mcu208計算下述的(13)式所示的uv指數(shù)的uv－b波成分iuvb。

iuvb＝c2×3.08×10^－3×d2…(13)

此外，在(12)式以及(13)式中，c1以及c2是根據(jù)運(yùn)算放大器201、203的性能以及第一以及第二光電二極管20、30的面積所規(guī)定的常量。

在步驟s13中，mcu208計算下述的(14)式所示的uv指數(shù)iuv。

iuv＝iuva+iuvb…(14)

如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102，與第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100同樣地能夠比以往準(zhǔn)確地進(jìn)行uv－a波與uv－b波的分離。

另外，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102，由于從第一光電二極管20輸出基于uv－a波的光電流，從第二光電二極管30輸出基于uv－b波的光電流，所以與第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100相比較，能夠減少mcu208中的運(yùn)算處理的負(fù)擔(dān)。具體而言，在mcu208中，能夠省略圖8的步驟s1的處理。

另外，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置102，由于在第一光電二極管20以及第二光電二極管30這雙方的光入射側(cè)設(shè)置過濾膜，所以與僅在一方的光電二極管設(shè)置過濾膜的情況相比較，能夠減小半導(dǎo)體層12產(chǎn)生的形變(應(yīng)力)。

此外，與第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置101同樣地，在半導(dǎo)體裝置102中，可以在過濾膜40以及過濾膜50的側(cè)面設(shè)置遮擋紫外線的遮光膜。

[第四實(shí)施方式]

圖15是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置103的結(jié)構(gòu)的剖視圖。對于第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置103，設(shè)置在第一光電二極管20的光入射側(cè)的過濾膜40a的結(jié)構(gòu)與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100具備的過濾膜40的結(jié)構(gòu)不同。即，過濾膜40a還包括比高折射率層41以及低折射率層42的層厚厚的厚膜層43這一點(diǎn)與上述的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100具備的過濾膜40不同。

優(yōu)選厚膜層43具有高折射率層41以及低折射率層42的層厚的2倍～2.5倍左右的厚度。例如在將高折射率層41的層厚設(shè)為45nm左右、將低折射率層的層厚設(shè)為40nm左右的情況下，能夠使厚膜層43的層厚例如為100nm左右。

優(yōu)選厚膜層43具有與低折射率層42相同的折射率。即，厚膜層43可以由與低折射率層42相同的硅氧化膜(sio2)構(gòu)成。另外，優(yōu)選厚膜層43配置在過濾膜40a的最上部(即，光入射側(cè)的端部)。

具有上述的結(jié)構(gòu)的過濾膜40a與第一實(shí)施方式所涉及的過濾膜40同樣地具有以比uv－b波高的透過率使uv－a波透過的波長選擇性。通過過濾膜40a具備厚膜層43，與不具備厚膜層43的第一實(shí)施方式所涉及的過濾膜40相比較，能夠提高對uv－a波的透過性能。

圖16a是表示通過模擬求出不具備厚膜層的本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的過濾膜40的透過率以及反射率的波長特性的結(jié)果的圖表。另一方面，圖16b是表示通過模擬求出具備厚膜層43的本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的過濾膜40a的透過率以及反射率的波長特性的結(jié)果的圖表。此外，在圖16a以及圖16b的任一情況下，都將高折射率層41的層厚設(shè)為45nm、將低折射率層的層厚設(shè)為40nm、將高折射率層41的折射率設(shè)為1.8、將低折射率層42的折射率設(shè)為1.4。另外，將厚膜層43的層厚設(shè)為100nm、將厚膜層43的折射率與低折射率層42相同地設(shè)為1.4。另外，將厚膜層43配置在過濾膜40a的最上部(光入射側(cè)的端部)。

如圖16a所示，根據(jù)不具備厚膜層的過濾膜40，在uv－a波的波長區(qū)域即波長400nm附近，透過率降低，該波長區(qū)域中的反射率成為0.3以上。另一方面，如圖16b所示，根據(jù)具備厚膜層43的過濾膜43，在uv－a波的波長區(qū)域即波長400nm附近，透過率比降低，該波長區(qū)域中的反射率被抑制為0.1以下。

這樣，根據(jù)具有厚膜層43的過濾膜40a，與不具備厚膜層43的過濾膜40相比較，能夠提高對uv－a波的透過性能。此處，由于uv指數(shù)的uv－b波成分iuvb如上述那樣根據(jù)第一光電二極管20的輸出與第二光電二極管30的輸出的差值來計算，所以優(yōu)選在第一光電二極管20與第二光電二極管30之間對uv－a波的靈敏度沒有差。根據(jù)具有厚膜層43的過濾膜40a，能夠在第一光電二極管20與第二光電二極管30之間進(jìn)一步減小對uv－a波的靈敏度的差，并可以計算更準(zhǔn)確的uv指數(shù)。