CN107403845B - 半导体装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。提供能够更准确地进行UV‑A波与UV‑B波的分离并且更正确地进行UV‑B波的紫外线光量的感测的半导体装置以及半导体装置的制造方法。包含：第一光电变换元件（80A）和第二光电变换元件（80B），输出与光接收的光的强度对应的光电流；第一滤光器（30A），被设置在第一光电变换元件（80A）的光接收面上；第二滤光器（30B），被设置在第二光电变换元件（80B）的光接收面上；以及第三滤光器（32），与第二滤光器（30B）相接地配置，并且，被设置在第二光电变换元件（80B）的光接收面上，在第一光电变换元件（80A）与第二光电变换元件（80B）的边界附近，第二滤光器（30B）和第三滤光器（32）的端部包覆第一滤光器（30A）的端部。

Description

半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
当前，伴随着由于臭氧层的破坏造成的紫外线的照射量的增加，担忧太阳光所包含的紫外线给人体或环境带来的影响。
紫外线被分类为长波紫外线（UV-A波：波长约320nm~400nm）、中波紫外线（UV-B波：波长约280nm~320nm）、以及短波紫外线（UV-C波：波长约280nm以下），根据这些波长区域而给人体或环境带来的影响不同。UV-A波使皮肤黑化并到达真皮而成为老化的原因。UV-B波使皮肤产生炎症而存在诱发皮肤癌的可能性。UV-C波被看作存在强的杀菌作用，但是，UV-C波被臭氧层吸收，因此，到达地上极少。
在保护人体之上迅速地报知每日的紫外线的照射量为重要的课题，在1995年导入了成为紫外线量的指标的UV索引。UV索引为对人体造成影响的相对影响度，能够使用由CIE（Commission Internationale de I'Eclairage：国际照明委员会）定义的CIE作用光谱来计算。
因此，谋求正确地感测紫外线之中的UV-A波和UV-B波的紫外线光量的每一个的情况。此外，向同时感测UV-B波（或UV-A波）的紫外线光量以及UV-A波和UV-B波的总量的紫外线光量测定的要求提高。
在专利文献1中，公开了如下的紫外线光接收元件的发明：在第一光电二极管上具备透射UV-A波、UV-B波和可见光的第一滤光器，并且，在第二光电二极管上具备透射UV-A波和可见光的第二滤光器，由此，能够根据第一光电二极管所感测的紫外线光量和第二光电二极管所感测的紫外线光量来将UV-A波的紫外线光量和UV-B波的紫外线光量分离感测。在专利文献1所公开的紫外线光接收元件中，第一滤光器的光吸收特性和第二滤光器的光吸收特性的不同由构成各个滤光器的氮化硅膜所含有的氢量决定。
此外，在专利文献2中公开了如下的紫外线传感器的发明：在光电二极管上层叠有UV-A波和UV-B波的波长区域中的光透射率高的保护膜、以及UV-A波和UV-B波的波长区域中的光透射率高且由交替地层叠有低折射率材料和高折射率材料的多层膜构成的具有能够对UV-C波和可见光进行遮蔽的滤光特性的滤光膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-251709号公报；
专利文献2：国际公开第2012/137539号小册子。
发明要解决的课题
可是，在太阳光所包含的紫外线中，通常，UV-A波的紫外线光量相对于UV-B波的紫外线光量极高，因此，在专利文献1所公开的紫外线光接收元件中难以正确地感测UV-B波的紫外线光量的情况根据本发明者是显而易见的。进而，也判明：在专利文献1所公开的紫外线光接收元件中，通过光电二极管感测可见光，因此，本来难以正确地感测UV-B波的紫外线光量。
针对上述的专利文献1所公开的紫外线光接收元件的问题，参照图11来更具体地进行说明。图11是示出在光电二极管之上形成有由单层的氮化硅膜构成的滤光器的情况下的光电二极管的光谱灵敏度特性的图表，是由本发明者取得的图表。在图11中示出了使氮化硅膜（SiN）的厚度为100nm和200nm的情况下的光谱灵敏度特性和未设置有氮化硅膜的情况下的光谱灵敏度特性。
如图11所示，设置有由单层的氮化硅膜构成的滤光膜，由此，不仅UV-B波（波长约280nm~320nm）的灵敏度，连UV-A波（波长约320nm~400nm）的灵敏度也降低。因此，即使单纯地求取它们的差分也不能正确地计算UV-B波的紫外线光量。像这样，不会通过由单层的氮化硅膜构成的滤光膜来得到针对UV-A波和UV-B波的充分的波长选择性，因此，难以准确地进行UV-A波与UV-B波的分离。因此，正确地感测本来太阳光所包含的紫外线光量自身低的UV-B波的紫外线光量的情况是极困难的。
另一方面，关于专利文献2所公开的紫外线传感器中的、交替地层叠有低折射率材料和高折射率材料的滤光膜，当滤光膜的最外侧表面的膜厚发生变化时，最外侧表面的折射率材料的滤光特性发生变化，在所层叠的折射率材料内产生驻波，因此，存在不能发挥期望的滤光特性的这样的问题。
此外，在层叠由多层膜构成的对第一波长区域进行遮断的第一滤光膜和由多层膜构成的对第二波长区域进行遮断的第二滤光膜来构成对第一波长区域和第二波长区域进行遮断的滤光膜的情况下，发现了必须连续地层叠第一滤光膜和第二滤光膜这样的新的课题。也就是说，在考虑了在第一滤光膜上层叠第二滤光膜这样的2个阶段的制造工序的情况下，当例如在第一滤光膜的制造后将该第一滤光膜放置在大气中时，附着于第一滤光膜的表面的有机物阻碍或促进与第一滤光器相接的第二滤光器的折射率材料的生长，因此，滤光特性依赖于折射率材料的膜厚而发生变化，为在所层叠的折射率材料内产生驻波这样的课题。此外，在使用含有金属的滤光膜的情况下，当在第一滤光膜的制造后将第一滤光膜放置在大气中时，第一滤光膜的表面的材料被氧化，最外侧表面的折射率材料的滤光特性发生变化，为在所层叠的折射率材料内产生驻波这样的课题。因此，认为：即使利用专利文献2所公开的紫外线传感器也难以准确地分离UV-A波与UV-B波而难以正确地进行UV-B波的感测。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供能够更准确地进行UV-A波与UV-B波的分离并且更正确地进行UV-B波的紫外线光量的感测的半导体装置以及半导体装置的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明的半导体装置包含：第一光电变换元件和第二光电变换元件，彼此邻接地配置，并且，输出与分别光接收的光的强度对应的光电流；第一滤光器，被设置在所述第一光电变换元件的光接收面上；第二滤光器，被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上；以及第三滤光器，与所述第二滤光器相接地配置，并且，被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上，在所述第一光电变换元件与所述第二光电变换元件的边界附近，所述第二滤光器和所述第三滤光器的端部包覆所述第一滤光器的端部。
此外，本发明的另一方式的半导体装置包含：第一光电变换元件和第二光电变换元件，彼此邻接地配置，并且，输出与分别光接收的光的强度对应的光电流；第一滤光器，被设置在所述第一光电变换元件和所述第二光电变换元件的光接收面上，并且，对第一波长区域的光进行遮断；以及第二滤光器，被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上并且被设置在所述第一滤光器上，并且，对第二波长区域的光进行遮断。
另一方面，本发明的半导体装置的制造方法包含：将彼此邻接地配置并且输出与分别光接收的光的强度对应的光电流的第一光电变换元件和第二光电变换元件形成在基板上的工序；将第一滤光器形成在所述第一光电变换元件的光接收面上的工序；以及将第二滤光器和第三滤光器形成在所述第二光电变换元件的光接收面上以使在所述第一光电变换元件与所述第二光电变换元件的边界附近所述第二滤光器和所述第三滤光器的端部包覆所述第一滤光器的端部的工序。
发明效果
根据本发明，能够提供能够更准确地进行UV-A波与UV-B波的分离并且更正确地进行UV-B波的紫外线光量的感测的半导体装置以及半导体装置的制造方法。
附图说明
图1是示出第一实施方式的半导体装置的结构的一个例子的纵剖面图。
图2是示出第一实施方式的半导体装置的结构的一个例子的平面图。
图3是示出实施方式的半导体装置中的多层膜滤光器的结构的一个例子的纵剖面图。
图4是示出第一实施方式的半导体装置的制造工序的一个例子的纵剖面图的一部分。
图5是示出第一实施方式的半导体装置的制造工序的一个例子的纵剖面图的一部分。
图6是示出第一实施方式的半导体装置的制造工序的一个例子的纵剖面图的一部分。
图7是示出第一实施方式的变形例的各滤光器的特性的组合的图。
图8是示出第二实施方式的半导体装置的结构的一个例子的纵剖面图。
图9是示出第三实施方式的半导体装置的结构的一个例子的纵剖面图以及平面图。
图10是示出第四实施方式的半导体装置的滤光器的结构的剖面图以及与比较例一起示出该滤光器的透射、反射特性的图表。
图11是示出在光电二极管之上形成有由氮化硅膜构成的滤光器的情况下的紫外线传感器的光谱灵敏度特性的图表。
具体实施方式
以下，参照附图来对用于实施本发明的方式详细地进行说明。
[第一实施方式]
参照图1至图7来对本实施方式的半导体装置10、以及半导体装置10的制造方法进行说明。半导体装置10为将本发明的半导体装置应用为作为半导体装置的一个例子的紫外线光接收元件的方式。
在此，如后述那样，半导体装置10（紫外线光接收元件）包含第一光电二极管80A和第二光电二极管80B来构成。因此，在以下的记载中，在半导体装置10中，将形成有第一光电二极管80A的区域设为区域A，将形成有第二光电二极管80B的区域设为区域B，对相同的结构要素之中主要属于区域A的结构要素在附图标记的末尾标注A而对主要属于区域B的结构要素在附图标记的末尾标注B来进行区别。
图1所示的假想线X为将上述的区域A和区域B分离的边界线。如图1所示，半导体装置10包含基板12、埋入氧化膜14、第一光电二极管80A、第二光电二极管80B（以下，在总称的情况下为“光电二极管80”）、P侧布线层24A、N侧布线层26A、P侧布线层24B、N侧布线层26B、层间绝缘膜28、第一滤光器30A、第二滤光器30B、以及第三滤光器32来构成。
在本实施方式中，作为一个例子而使用SOI（Silicon On Insulator，绝缘体上的硅）基板，基板12对应于SOI基板的Si（硅）基板、埋入氧化膜14对应于BOX（Buried Oxide，埋氧层），形成有光电二极管80的层对应于硅层。
第一光电二极管80A包含P-扩散层20A、P+扩散层16A、N+扩散层18A、以及元件分离区域22A、22C来构成。光电二极管80A为输出与所照射的紫外线的强度对应的光电流的光电变换元件。即，通过相对配置的P+扩散层16A和N+扩散层18A以及与P+扩散层16A和N+扩散层18A相接地配置的P-扩散层20A构成横型（横向型）的PN结形式的二极管。
P+扩散层16A为在硅层比较高浓度地扩散P型杂质而形成的层，与P侧布线层24A一起构成第一光电二极管80A的阳极电极。另一方面，N+扩散层18A为在硅层比较高浓度地扩散N型杂质而形成的层，与N侧布线层26A一起构成第一光电二极管80A的阴极电极。
P-扩散层20A为第一光电二极管80A中的主要的光接收区域，在硅层比较低浓度地扩散P型杂质而形成。在第一光电二极管80A中，在形成于该P-扩散层20A的耗尽层吸收紫外线，产生电子-空孔对。将该电子-空孔对取出为光电流，由此，测定（感测）紫外线的光量。P-扩散层20A的厚度比P+扩散层16A和N+扩散层18A薄，例如，为36nm以下。像这样，使成为光接收区域的P-扩散层20A的厚度为36nm以下，由此，第一光电二极管80A能够使针对比包含UV-A波和UV-B波的紫外线的波长长的波长的光的灵敏度降低。其结果是，第一光电二极管80A能够具备作为紫外线传感器而优选的光谱灵敏度特性。
元件分离区域22A、22C由二氧化硅膜（SiO2膜）等绝缘体构成，包围第一光电二极管80A的外周，由此，将光电二极管80A与光电二极管80B等其他的元件绝缘。第一光电二极管80A和第二光电二极管80B以在中间夹着元件分离区域22C的方式邻接设置。
P侧布线层24A和N侧布线层26A为分别包含布线L、接触插塞（contact plug）P来构成的布线层，将第一光电二极管80A连接于构成半导体装置10的其他的电路元件、布线等。再有，在图1中示出了4层布线的例子，但是，并不限于此，布线层的层数也可以为在半导体装置10中需要的层数。
第二光电二极管80B包含P-扩散层20B、P+扩散层16B、N+扩散层18B、以及元件分离区域22B、22C、P侧布线层24B、以及N层布线层26B来构成。第二光电二极管80B也与第一光电二极管80A同样为输出与所照射的紫外线的强度对应的光电流的光电变换元件。因此，对同样的结构在末尾标注标注有附图标记B的相同的数字，由此，省略详细的说明。再有，在以下，存在将P侧布线层24A、N侧布线层26A、P侧布线层24B、以及N侧布线层26B总称起来而仅称为“布线层”的情况。此外，存在将元件分离区域22A、22B和22C总称起来而称为“元件分离区域22”的情况。
层间绝缘膜28为覆盖第一光电二极管80A和第二光电二极管80B来形成的绝缘膜，由二氧化硅膜等绝缘体形成。P侧布线层24A、N侧布线层26A、P侧布线层24B、以及N侧布线层26B的每一个被形成于该层间绝缘膜28的内部。层间绝缘膜28的厚度例如在4层布线的情况下为4μm左右。
第一滤光器30A覆盖第一光电二极管80A的上方即第一光电二极管80A的光入射侧来形成。第一滤光器30A为具有基本上遮断（截止）可见光的功能的光学滤光器，但是，在半导体装置10中，为如上述那样光电二极管80自身将比紫外线波长长的可见区域的光截止的构造。因此，本实施方式的第一滤光器30A被构成为主要截止紫外光和可见光的边界区域附近的紫色和蓝色的可见光。这是因为使紫外光与可见光的分离更可靠。通过第一滤光器30A向第一光电二极管80A入射紫外光的整体（主要为UV-A波和UV-B波）。也就是说，通过第一光电二极管80A感测紫外光的总量。以下，将紫色和蓝色的可见光称为“PB光”，将截止紫色和蓝色的可见光的光学滤光器称为“PB截止滤光器”。
第二滤光器30B和第三滤光器32覆盖第二光电二极管80B的上方即第二光电二极管80B的光入射侧来形成。第二滤光器30B与第一滤光器30A同样为具有基本上遮断（截止）可见光的功能的光学滤光器。另一方面，在本实施方式中，第三滤光器32为将UV-A波截止的滤光器（UV-A截止滤光器）。通过第二滤光器30B和第三滤光器32向第二光电二极管80B主要入射紫外光之中的UV-B波。也就是说，通过第二光电二极管80B感测UV-B波。
图2示出了从纸面上方观察图1所示的半导体装置10的平面图。如图2所示，为在覆盖半导体装置10的第二滤光器30B和第三滤光器32设置有开口42并且从开口42露出第一滤光器30A的结构。
接着，参照图3来对本实施方式的第一滤光器30A、第二滤光器30B和第三滤光器32（以下，在总称的情况下为“滤光器组”）的每一个的结构更详细地进行说明。在本实施方式中，作为一个例子，使用图3所示那样的多层膜滤光器90来形成滤光器组的每一个。多层膜滤光器90是指交替地层叠折射率相对地高的高折射率膜94和折射率相对地低的低折射率膜96来形成的光学滤光器。
当将构成多层膜滤光器90的高折射率膜94的折射率设为n1、将膜厚设为d1、将低折射率膜96的折射率设为n2、将膜厚设为d2、将想要截止的光的波长区域的中心波长设为λc时，高折射率膜94和低折射率膜96的每一个被构成为满足以下的（式1）和（式2）。
Figure 713955DEST_PATH_IMAGE002
。
以满足上述（式1）和（式2）的方式层叠高折射率膜94和低折射率膜96来构成多层膜滤光器90，由此，在各层的边界反射的光一同消除，以中心波长λc的光为中心，透射率减少。即，当将使截止的光的中心波长为UV-A波带的大致中心波长（例如，约360nm）的UV-A截止滤光器举出为例子时，关于入射到多层膜滤光器90并且在高折射率膜94与低折射率膜96的界面反射的UV-A波，相位反相而互相减弱，另一方面，关于在透射方向上前进的UV-B波，相位一致而互相加强。即，根据使截止的光的中心波长为UV-A波带的大致中心波长的UV-A截止滤光器，能够具备使UV-A波以比UV-B波低的透射率透射的波长选择性。换句话说，能够具备将针对UV-A波的透射率抑制为规定值以下的波长选择性。再有，截止的中心波长λc也可以设定有多个，在例如UV-A截止滤光器的情况下，能够使中心波长λc为350nm和380nm。此外，（式1）和（式2）的右边并不限于λc/4，也可以为λc/4的整数倍。
关于高折射率膜94和低折射率膜96的折射率，优选的是，高折射率膜94与低折射率膜96的折射率差有0.4以上，高折射率膜94的折射率为2以下。考虑该方面，作为高折射率膜94的材料，能够优选地使用折射率1.8左右的氮化硅膜（Si3N4）。作为低折射率膜96的材料，能够优选地使用折射率1.4左右的二氧化硅膜。此外，作为高折射率膜94的材料，能够使用氧化钽（Ta2O5）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）、氧化镧（La2O3）的任一个或各材料的混合材料等。作为低折射率膜96的材料，也能够使用氟化镁（MgF2）、二氧化硅（SiO2）、二氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3）的混合材料。
例如，在作为PB截止滤光器的第一滤光器30A和第二滤光器30B的情况下，使氮化硅膜（高折射率膜94）的膜厚为60nm，使二氧化硅膜（低折射率膜96）的膜厚为75nm，只要层叠5对至10对左右即可。在此，对是指称为高折射率膜94和低折射率膜96的一对的组合，对数是指称为多层膜滤光器90中的对的数目。例如，图3例示了5对的情况。另一方面，在作为UV-A截止滤光器的第三滤光器32的情况下，使氮化硅膜（高折射率膜94）的膜厚为40nm，使二氧化硅膜（低折射率膜96）的膜厚为50nm，只要层叠5对至10对左右即可。
再有，在上述实施方式中，例示了使高折射率膜的材料为氮化硅膜的方式来进行了说明，但是，并不限于此，也可以使用例如折射率为1.8~2.2左右的氧化金属膜等。
以下，参照图4至图6，对本实施方式的半导体装置10的制造方法进行说明。图4和图6为示出半导体装置10的制造方法的一个例子的纵剖面图。在本实施方式中，例示了使用了SOI基板的半导体装置10的制造方法来进行说明，但是，当然也可以采用不使用SOI基板的制造方法。此外，例示了布线层为2层布线的方式来进行说明。进而，在本实施方式中某个层形成在“其他的层上”或“基板上”是指并不限于某个层直接形成在其他的层上或基板上的情况而包含经由第三层形成的情况。
首先，准备在利用硅的基板12上层叠有埋入氧化膜14（BOX）和硅层15的SOI基板。在本实施方式中，硅层15由P型的硅构成。接着，对硅层15中的、与第一光电二极管80A的P-扩散层20A对应的区域A的部分、与第二光电二极管80B的P-扩散层20B对应的区域B的部分实施低浓度地扩散P型杂质的离子注入处理。
接着，如图4（a）所示，在硅层15形成包围第一光电二极管80A和第二光电二极管80B的形成区域的元件分离区域22（元件分离区域22A、22B、22C）。元件分离区域22能够使用例如公知的STI（Shallow Trench Isolation，浅槽隔离）工艺来形成。STI工艺包含：在硅层15形成到达埋入氧化膜14的槽的工序、在该槽埋入二氧化硅膜等绝缘体的工序、以及利用CMP（Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光）除去在硅层15的表面堆积的不需要的绝缘体的工序。再有，也可以通过公知的LOCOS法（Local Oxidation of Silicon，硅的局部氧化）形成元件分离区域22。
接着，如图4（b）所示，使用光刻（photo lithography）和蚀刻来对硅层15进行部分地蚀刻，由此，在与第一光电二极管80A的P-扩散层20A对应的区域形成凹部44A，在与第二光电二极管80B的P-扩散层20B对应的区域形成凹部44B。通过本工序，将硅层15的与P-扩散层20A对应的区域和与P-扩散层20B对应的区域中的厚度薄化为36nm左右。通过使与P-扩散层20A、20B对应的区域的厚度为36nm以下，从而能够在第一光电二极管80A和第二光电二极管80B中使针对比包含UV-A波和UV-B波的紫外线的波长大的波长的光的灵敏度降低，能够得到作为紫外线传感器而优选的光谱灵敏度特性。
接着，如图4（c）所示，通过公知的离子注入法，将硼等III族元件注入到硅层15中，由此，形成第一光电二极管80A的P+扩散层16A和第二光电二极管80B的P+扩散层16B。之后，通过公知的离子注入法，将磷或砷等V族元素注入到硅层15中，由此，形成第一光电二极管80A的N+扩散层18A和第二光电二极管80B的N+扩散层18B。在第一光电二极管80A和第二光电二极管80B中，P-扩散层20A、20B被分别配置在凹部44A、44B的形成位置，P+扩散层16A、N+扩散层18A的组以及P+扩散层16B、N+扩散层18B的组被分别配置在夹着P-扩散层20A、20B的位置。
接着，如图4（d）所示，使用CVD法等在形成有第一光电二极管80A和第二光电二极管80B的硅层15的表面形成由二氧化硅膜等绝缘体构成的层间绝缘膜28。
接着，在形成在层间绝缘膜28中贯通而到达P+扩散层16A、16B、N+扩散层18A、18B的通孔之后，掩埋该通孔并在层间绝缘膜上形成金属膜，之后，使用光刻和蚀刻对该金属膜进行加工，形成接触插塞P、布线L。重复布线层的量的以上的工序，如图5（a）所示那样形成布线层即P侧布线层24A、24B、N侧布线层26A、26B。在图5（a）中例示了2层的布线层，但是，布线层的层数并不限于2层，根据半导体装置10的电路元件数等而为适当的层数也可。层间绝缘膜28的膜厚例如在布线层的层数例如为4层的情况下为4μm左右。
接着，如图5（b）所示，将用于形成作为PB截止滤光器的第一滤光器30A的第一滤光膜34形成在层间绝缘膜28上。第一滤光膜34如图3所示那样交替地层叠高折射率膜和低折射率膜来形成（省略图示）。高折射率膜例如能够通过氮化硅膜进行成膜，所述氮化硅膜通过将硅烷（SiH4）和氨（NH3）用作材料气体的等离子体CVD法形成。通过控制硅烷的流量，从而能够控制高折射率膜的折射率。低折射率膜能够通过二氧化硅膜进行成膜，所述二氧化硅膜通过将TEOS（Tetraethyl orthosilicate，正硅酸乙酯）和氧（O2）用作材料气体的等离子体CVD法形成。由二氧化硅膜构成的低折射率膜的折射率为1.4左右。
更具体地，以使中心波长λc为PB光的波长带的中心波长而高折射率膜的膜厚d1和低折射率膜的膜厚d2分别满足上述的（式1）和（式2）的方式将高折射率膜和低折射率膜成膜。由此，形成具备将针对可见光区域的透射率抑制为规定值以下的波长选择性的第一滤光膜34。
接着，如图5（c）所示，在第一滤光膜34上涂敷抗蚀剂36并且进行曝光和显影，由此，在区域A形成有主要覆盖第一光电二极管80A的掩模。
接着，如图5（d）所示，经由上述掩模主要通过蚀刻除去第二光电二极管80B上的（区域B的）第一滤光膜34。通过本工序，形成第一滤光器30A。之后，如图6（a）所示，除去抗蚀剂36。
接着，如图6（b）所示，在整个表面涂敷抗蚀剂38并且进行曝光和显影，由此，在区域A形成主要覆盖第一光电二极管80A的掩模。此时，如图6（b）所示，抗蚀剂38形成为抗蚀剂38的端部从第一滤光器30A后退预先确定的距离d。
接着，如图6（c）所示，对用于形成作为PB截止滤光器的第二滤光器30B的第二滤光膜35以及用于形成作为UV-A截止滤光器的第三滤光器32的第三滤光膜40进行成膜。第二滤光膜35和第三滤光膜40与第一滤光膜34同样交替层叠作为高折射率膜的氮化硅膜和作为低折射率膜的二氧化硅膜来形成（省略图示）。形成方法的细节与第一滤光膜34同样，因此，省略详细的说明。
接着，如图6（d）所示，除去区域A中的第二滤光膜35和第三滤光膜40。本除去工序能够通过例如剥离（lift-off）来进行。通过本工序，形成第二滤光器30B和第三滤光器32。在此，起因于上述的距离d，第二滤光器30B的端部E1和第三滤光器32的端部E2包覆（覆盖）第一滤光器30A的端部。换句话说，能够通过改变距离d来控制包覆的程度。通过以上的工序来制造本实施方式的半导体装置10。
以上，如详细叙述那样，半导体装置10中的光电二极管80A感测紫外线光量的整体，光电二极管80B感测紫外线之中的UV-B波。据此，能够更准确地进行UV-A波与UV-B波的分离，并且，更正确地进行UV-B波的紫外线光量的感测。
<第一实施方式的变形例>
参照图7来对上述第一实施方式的变形例进行说明。
在上述第一实施方式中，例示了使第一滤光器30A和第二滤光器30B为PB截止滤光器而使第三滤光器32为UV-A截止滤光器的方式来进行了说明，但是，并不限于此。采用使第一滤光器30A、第二滤光器30B和第三滤光器32的每一个的特性的组合为图7所示那样的组合的方式也可。以下，将第一滤光器30A、第二滤光器30B和第三滤光器32的每一个的特性的组合表述为特性（第一滤光器30A的特性、第二滤光器30B的特性、第三滤光器32的特性）。
图7所示的方式1为第一实施方式的滤光器的特性的组合、即、使滤光器的特性的组合为特性（PB截止、PB截止、UV-A截止）的组合。
方式2为使滤光器的特性的组合为特性（PB截止、UV-A截止、PB截止）的组合，方式3为采用特性（UV-A截止、UV-A截止、PB截止）的组合，方式4为采用特性（UV-A截止、PB截止、UV-A截止）的组合。
在方式2至方式4的每一个的制造中，只要在图5（b）中的第一滤光膜34、图6（c）中的第二滤光膜35、以及第三滤光膜40的成膜中选择与各个方式对应的多层膜滤光器即可。
[第二实施方式]
参照图8来对本实施方式的半导体装置60进行说明。半导体装置60为在上述的半导体装置10（参照图1）中变更滤光器组（PB截止滤光器、UV-A截止滤光器）的结构后的方式。
如图8所示，半导体装置60包含基板12、埋入氧化膜14、第一光电二极管80A、第二光电二极管80B、P侧布线层24A、N侧布线层26A、P侧布线层24B、N侧布线层26B、以及层间绝缘膜28来构成。以上的结构与半导体装置10同样，因此，对同样的结构标注相同的附图标记并省略详细的说明。
如图8所示，在半导体装置60中，代替半导体装置10的第一滤光器30A、第二滤光器30B和第三滤光器32而包含第一滤光器31和第二滤光器33来构成。在本实施方式中，第一滤光器31为PB截止滤光器，第二滤光器33为UV-A截止滤光器。也就是说，在半导体装置60中，将在半导体装置10中分为第一滤光器30A和第二滤光器30B这2个的PB截止滤光器形成为整体型的第一滤光器31。即使滤光器组像这样构成，也向半导体装置60的第一光电二极管80A入射紫外线的整体，向第二光电二极管80B入射紫外线之中的UV-B波。
因此，利用本实施方式的半导体装置60，也能够更准确地进行UV-A波与UV-B波的分离，并且，更正确地进行UV-B波的紫外线光量的感测。进而，根据本实施方式的半导体装置60，使第一滤光器30A和第二滤光器30B为整体型的第一滤光器31，因此，存在制造更容易这样的效果。
[第三实施方式]
参照图9来对本实施方式的半导体装置70进行说明。半导体装置70为在上述的半导体装置10（参照图1）中变更滤光器组（PB截止滤光器、UV-A截止滤光器）形成位置后的方式。图9（a）示出了半导体装置70的纵剖面图，图9（b）示出了平面图。
如图9（a）所示，作为第一光电二极管80A的形成区域的区域A在剖面视中被分割为区域A和区域A’，在区域A与区域A’之间配置有作为第二光电二极管80B的形成区域的区域B。与区域A和区域A’对应，第一滤光器30A也在剖面视中被分割为第一滤光器30A和第一滤光器30A’。第二滤光器30B与第一滤光器30A、30A’相接地设置在层间绝缘膜28上。此外，在第二滤光器30B上设置有第三滤光器32。
如图9（b）所示，当对半导体装置70进行平面视时，第一滤光器30A、30A’从设置于第三滤光器32的开口72露出。图9（b）所示的假想线Y为方便地示出将第一滤光器分割为区域A和区域A’的边界线的线。而且，使第一滤光器30A、30A’和第二滤光器30B为利用多层膜滤光器的PB截止滤光器，使第三滤光器32为利用多层膜滤光器的UV-A截止滤光器。
在具有以上的结构的半导体装置70中，光电二极管80A感测紫外线光量的整体，光电二极管80B感测紫外线之中的UV-B波。据此，利用半导体装置70，也能够更准确地进行UV-A波与UV-B波的分离，并且，更正确地进行UV-B波的紫外线光量的感测。进而，根据本实施方式的半导体装置70，存在半导体装置中的第一光电二极管80A和第二光电二极管80B的形成位置的自由度增加这样的效果。
[第四实施方式]
参照图10来对本实施方式的半导体装置进行说明。本实施方式为在上述各实施方式中改变构成滤光器组的多层膜滤光器的膜结构后的方式。因此，多层膜滤光器以外的半导体装置的结构与上述各实施方式相同，因此，省略多层膜滤光器以外的半导体装置的说明。
图10（a）是示出本实施方式的第四滤光器92的剖面图。第四滤光器92替换为图1所示的半导体装置10的第一滤光器30A和第三滤光器32的至少一个、图8所示的第二滤光器33、或者图9所示的第一滤光器30A（30A’）和第三滤光器32的至少一个来应用。如图10（a）所示，第四滤光器92在层叠有规定的对数（在图10（a）中例示出5对的情况）的高折射率膜94和低折射率膜96的层叠体的一部分具备比高折射率膜94和低折射率膜96厚的膜厚的厚膜层98。
厚膜层98具有高折射率膜94和低折射率膜96的层厚的2倍~2.5倍左右的厚度是优选的。例如，在使高折射率膜94的层厚为45nm左右并且使低折射率膜96的层厚为40nm左右的情况下，能够使厚膜层98的层厚为例如100nm左右。
厚膜层98具有与低折射率膜96相同的折射率是优选的。即，厚膜层98能够由与低折射率膜96相同的二氧化硅膜构成。此外，关于厚膜层98，优选的是，如图10（a）所示那样被配置在第四滤光器92的最上部（即，光入射侧的端部）。
具有上述的结构的第四滤光器92能够构成上述各实施方式中的UV-A截止滤光器或PB截止滤光器。当然，根据需要，第四滤光器92也能够构成对UV-B波进行截止的UV-B截止滤光器。第四滤光器92具备厚膜层98，由此，与不具备厚膜层98的上述各实施方式的滤光器相比较，能够提高针对UV-A波的截止性能（针对UV-B波的透射性能）或针对UV-B波的截止性能（针对UV-A波的透射性能）。
以下，将UV-B截止滤光器（UV-A透射滤光器）举出为例子来对第四滤光器92的特性进行说明。图10（b）是示出通过模拟求取不具备厚膜层98的比较例的滤光器的透射率和反射率的波长特性后的结果的图表。另一方面，图10（c）是示出通过模拟求取利用具备厚膜层98的第四实施方式的第四滤光器92的UV-A透射滤光器的透射率和反射率的波长特性后的结果的图表。再有，在图10（b）和图10（c）的哪一个情况下都使高折射率膜94的层厚为45nm，使低折射率膜96的层厚为40nm，使高折射率膜94的折射率为1.8，使低折射率膜96的折射率为1.4。此外，使厚膜层98的层厚为100nm，使厚膜层98的折射率为与低折射率膜96相同的1.4。此外，将厚膜层98配置于第四滤光器92的最上部（光入射侧的端部）。
如图10（b）所示，根据不具备厚膜层98的比较例的滤光器，在作为UV-A波的波长区域的波长400nm附近透射率降低（由图10（b）中的箭头D表示的部分），该波长区域中的反射率为0.3以上。另一方面，如图10（c）所示，根据具备厚膜层98的第四滤光器92，在作为UV-A波的波长区域的波长400nm附近透射率不降低，该波长区域中的反射率被抑制为0.1以下。像这样，根据具有厚膜层98的第四滤光器92，与不具备厚膜层98的比较例的滤光器相比较，能够提高针对UV-A波的透射性能。
再有，在上述各实施方式中，作为将可见光区域的光截止的滤光器，例示了主要将紫色和蓝色的光截止的PB截止滤光器来进行了说明，但是，并不限于此，例如进而采用将长波长侧的可见光截止的滤光器也可。
附图标记的说明
10 半导体装置
12 基板
14 埋入氧化膜
15 硅层
16A、16B P+扩散层
18A、18B N+扩散层
20A、20B P-扩散层
22A、22B、22C 元件分离区域
24A、24B P侧布线层
26A、26B N侧布线层
28 层间绝缘膜
30A、30A’ 第一滤光器
30B 第二滤光器
31 第一滤光器
32 第三滤光器
33 第二滤光器
34 第一滤光膜
35 第二滤光膜
36、38 抗蚀剂
40 第三滤光膜
42 开口
44A、44B 凹部
60 半导体装置
70 半导体装置
72 开口
80A 第一光电二极管
80B 第二光电二极管
90 多层膜滤光器
92 第四滤光器
94 高折射率膜
96 低折射率膜
98 厚膜层
E1、E2 端部
L 布线
P 接触插塞
X、Y 假想线。

Claims (9)

1.一种半导体装置，其中，包含：
第一光电变换元件和第二光电变换元件，彼此邻接地配置，并且，输出与分别光接收的光的强度对应的光电流；
第一滤光器，被设置在所述第一光电变换元件的光接收面上，对第一波长区域的光进行遮断；
第二滤光器，被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上，对第二波长区域的光进行遮断；以及
第三滤光器，与所述第二滤光器相接地配置，并且，被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上，对第三波长区域的光进行遮断，
在所述第一光电变换元件与所述第二光电变换元件的边界附近，所述第二滤光器和所述第三滤光器的端部包覆所述第一滤光器的端部，
以所述第一波长区域、所述第二波长区域、所述第三波长区域这样的顺序排列的所述第一波长区域、所述第二波长区域以及所述第三波长区域的组合在将PB作为紫色和蓝色的波长区域的情况下是PB、PB、UV-A这样的组合、PB、UV-A、PB这样的组合、UV-A、UV-A、PB这样的组合以及UV-A、PB、UV-A这样的组合的任意一个。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述第一滤光器、所述第二滤光器和所述第三滤光器的至少一个由交替地层叠有折射率彼此不同的高折射率膜和低折射率膜的多层膜构成。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述第三滤光器被配置在所述第二滤光器的上部并且由多层膜构成，并且，具备厚膜层，所述厚膜层具有与所述高折射率膜和所述低折射率膜的任一个相同的折射率并且比所述高折射率膜和所述低折射率膜厚。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述厚膜层被配置在所述第三滤光器的最上部。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，
所述厚膜层具有与所述低折射率膜相同的折射率。
6.根据权利要求1~权利要求5的任一项所述的半导体装置，其中，
还包含层间绝缘膜，所述层间绝缘膜被形成在所述第一光电变换元件和所述第二光电变换元件的上部，
所述第一滤光器经由所述层间绝缘膜被设置在所述第一光电变换元件的光接收面上，
所述第二滤光器和所述第三滤光器经由所述层间绝缘膜被设置在所述第二光电变换元件的光接收面上。
7.根据权利要求1~权利要求5的任一项所述的半导体装置，其中，
所述第二滤光器和所述第三滤光器具备使所述第一滤光器露出的开口部。
8.一种半导体装置的制造方法，其中，包含：
将彼此邻接地配置并且输出与分别光接收的光的强度对应的光电流的第一光电变换元件和第二光电变换元件形成在基板上的工序；
将对第一波长区域的光进行遮断的第一滤光器形成在所述第一光电变换元件的光接收面上的工序；以及
将对第二波长区域的光进行遮断的第二滤光器和对第三波长区域的光进行遮断的第三滤光器形成在所述第二光电变换元件的光接收面上以使在所述第一光电变换元件与所述第二光电变换元件的边界附近所述第二滤光器和所述第三滤光器的端部包覆所述第一滤光器的端部的工序，
以所述第一波长区域、所述第二波长区域、所述第三波长区域这样的顺序排列的所述第一波长区域、所述第二波长区域以及所述第三波长区域的组合在将PB作为紫色和蓝色的波长区域的情况下是PB、PB、UV-A这样的组合、PB、UV-A、PB这样的组合、UV-A、UV-A、PB这样的组合以及UV-A、PB、UV-A这样的组合的任意一个。
9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，
形成所述第二滤光器和所述第三滤光器的工序包含：使利用抗蚀剂的掩模以从所述第一滤光器的端部后退预先确定的距离的方式形成在所述第一滤光器上的工序、以及通过除去所述抗蚀剂来进行的剥离工序。
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