專利名稱：半導體器件及其制造方法、光測定裝置、光檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件、光測定裝置、光檢測裝置及半導體器 件的制造方法，特別涉及遮擋入射到根據(jù)來自受光部的輸出信號進行處 理的信號處理部的光的半導體器件、使用半導體器件的光測定裝置、使 用半導體器件的光檢測裝置、及半導體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于哈龍氣體向外部大氣中的排放等環(huán)境污染，使得臭氧層正在被破壞，此前被臭氧層吸收的對人體有害的紫外線(UV: Ultra Violet)相比以前更多地到達了地表面。紫外線根據(jù)波長長度被劃分為UV—A (紫外線A波315nm — 400nm)、 UV—B (紫外線B波280nm—315nm)、 UV—C (紫外線C 波100nm—280nm)。 UV—C被臭氧層吸收而不會到達地面。因此，UV 一A和UV—B是日常照射人體的紫外線。為了保護人體不受這些紫外線 損害，檢測紫外線量非常重要，1995年世界保健機構(gòu)等確定了作為每天 的紫外線量指標的"UV Index",并建議通過大眾傳播媒體與天氣預報同時 發(fā)布該數(shù)值。另外，近年來正在銷售個人可以攜帶的小型紫外線測定裝置。作為 安裝在其上的紫外線受光元件，例如有的具備紫外線測定用濾波器，僅 使紫外線區(qū)域的波長的光透射GaN、 AlGaN、 GaP等化合物半導體類的 受光元件。并且，受光元件接受紫外線而得到的光電流通過信號處理電 路被轉(zhuǎn)換為電壓，通過放大器、ADC (Analog—Digital Converter: A/D 轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，通過CPU計算為紫外線量。計算結(jié)果被存 儲在存儲器中，并進行預定處理后顯示在液晶顯示部上。但是，在使用化合物半導體類的受光元件時，必須使紫外線受光元 件和信號處理電路等形成為不同芯片，難以使其結(jié)構(gòu)小型化。另一方面， 使用硅類材料的紫外線受光元件可以在同一半導體基板上制作受光元件 和信號處理電路，所以能夠形成一個芯片而實現(xiàn)小型化。圖8 (A)、 (B)表示將使用硅類材料的受光元件和信號處理電路形 成一個芯片的半導體電路即光入射部12'的結(jié)構(gòu)示例。圖8 (A)是光入 射部12'的俯視圖，圖8 (B)是光入射部12'的剖視圖。如圖8 (A)、 (B)所示，在接受紫外線的光入射部12'上設(shè)置的受光 元件36'和信號處理電路38'的任意信號線，通過與信號輸入輸出用焊盤 40'連接的金屬線78、封裝端子41，與未圖示的其他LSI等電連接。如圖8 (B)所示，在光入射部12'的上表面設(shè)有僅使紫外線區(qū)域的 波長的光透射的紫外線測定用濾波器80。在紫外線測定用濾波器80的下 表面設(shè)有使紫外線透射的透明樹脂82，再在其下表面配置受光元件36' 和信號處理電路38，。并且，在透明樹脂82與受光元件36，和信號處理電 路38'之間介入未圖示的保護膜及層間膜。并且，光入射部12，形成為太陽光入射到包括受光元件36，和信號處 理電路38'在內(nèi)的整個芯片表面的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，信號處理電路38， 的動作由于太陽光的影響而變得不穩(wěn)定。在此，已經(jīng)公知有對形成于一 個芯片上的受光元件36，和信號處理電路38'中的信號處理電路38，設(shè)置遮 光層的技術(shù)。關(guān)于這種在信號處理電路上設(shè)置遮光層的技術(shù)，專利文獻1公開了 以下技術(shù)在形成于硅基板上的信號處理電路和受光元件上形成透明保 護膜，在受光元件上和外部導出端子上之外的、即主要是信號處理電路 上的透明保護膜上形成鋁等金屬制的遮光層。形成有受光元件和具有遮光層的信號處理電路的半導體電路的斷面 形狀及其制造步驟如圖9 (A) 圖9 (G)所示。另外，半導體基板是 SOI (Silicon On Insulator)基板。由此，不需要在受光元件的上表面設(shè)置 紫外線測定用濾波器80。圖9 (A)表示SOI基板，在P型硅基板的上層形成有嵌入氧化膜，再在其上層形成有硅薄膜層。并且，通過已知的光刻蝕刻，形成不同厚度的第1硅薄膜層和第2硅薄膜層(圖9 (B))。在第l硅薄膜層上形成 受光元件36'，在第2硅薄膜層上形成信號處理電路38'。然后，在經(jīng)過 氧化步驟后，進行用于使形成有受光元件36'和信號處理電路38'的部分 成為低濃度擴散層(低濃度P—型擴散層)的注入步驟，再形成柵極氧化 膜和柵極電極(圖9 (C))。然后，形成高濃度N+型擴散層(圖9 (D))。 然后，形成高濃度P+型擴散層(圖9 (E))。然后，設(shè)置第1布線層50A' 和第l接觸插頭(contact plug) 52A，(圖9 (F))。另外，在形成未圖示 的層間膜后，形成第2布線層50B'和第2接觸插頭52B'，在形成層間膜 后，形成第3布線層50C'和第3接觸插頭52C'。并且，在形成層間膜后， 形成被用作遮光層的第4布線層50D'。并且，在第4布線層50D'上形成 層間膜，設(shè)置可以透射紫外線的紫外線透射保護膜56'(圖9 (G))。 專利文獻1日本特開2000_294755公報但是，如專利文獻l公開的那樣，即使在信號處理電路38'上形成遮 光層，如圖9 (G)中的線A所示，有時太陽光不會被遮光層遮擋而傾斜 入射到信號處理電路38'。圖10表示將從受光元件36'輸出的信號通過信號處理電路38'轉(zhuǎn)換為 電壓值的實測值、與表示入射到受光元件36'的紫外線強度的光電流之間 的關(guān)系。實測值示例1與設(shè)計值相比特性偏離，實測值示例2與設(shè)計值 相比失去了線性。關(guān)于該實測值示例1和實測值示例2與設(shè)計值的偏差， 認為與制造工藝、溫度和電源波動無關(guān)，而是由于未被遮光層遮擋而傾 斜入射到信號處理電路38'的太陽光的原因，信號處理電路的動作變得不 穩(wěn)定。并且，太陽光照射遮光層，從而在遮光層產(chǎn)生浮游電荷，由于該 浮游電荷滯留在遮光層上的影響，信號處理電路的動作有時變得不穩(wěn)定。另外，這種由于傾斜入射到信號處理電路的太陽光產(chǎn)生的問題，不 僅是在紫外線測定裝置中產(chǎn)生的問題，也是在用于測定與紫外線的波長 區(qū)域不同的波長區(qū)域的光的信號處理電路中產(chǎn)生的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種半 導體器件、光測定裝置、光檢測裝置及半導體器件的制造方法，使得信 號處理部的動作不會因為未被遮光層遮擋而傾斜入射到信號處理部的光 而變得不穩(wěn)定，且信號處理部的動作不會因為由于照射到遮光層上的光 產(chǎn)生的浮游電荷的影響而變得不穩(wěn)定。為了達到上述目的，技術(shù)方案1的發(fā)明的特征在于，具有形成于 基板上的受光部；信號處理部，其形成于所述基板上，且根據(jù)來自所述 受光部的輸出信號進行處理；配置在所述信號處理部上方的遮光層；以 及多個電連接部件，其在所述遮光層的端部形成于所述遮光層和所述基 板之間，且各自分離開形成，所述多個電連接部件與接地或者足夠抽出 產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電荷的電位連接。根據(jù)技術(shù)方案1所述的半導體器件，信號處理部根據(jù)來自受光部的 輸出信號進行處理。并且，遮光層配置在該信號處理部的上方，多個電 連接部件在遮光層的端部形成于遮光層和所述基板之間。另外，多個電 連接部件各自分離開形成。并且，該多個電連接部件與接地或者足夠抽 出產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電荷的電位連接。這樣，根據(jù)技術(shù)方案1所述的半導體器件，電連接部件遮擋未被遮 光層遮擋而傾斜入射到信號處理部并到達信號處理部的光，所以不會出 現(xiàn)由于光入射到信號處理部使得動作不穩(wěn)定的情況。并且，有時由于光 照射到遮光層，產(chǎn)生浮游電荷導致信號處理部的動作不穩(wěn)定。但是，由 于與遮光層連接的電連接部件與接地或者足夠抽出產(chǎn)生于遮光層的浮游 電荷的電位連接，所以浮游電荷不會滯留在遮光層上，不會出現(xiàn)信號處 理部的動作由于浮游電荷的影響而不穩(wěn)定的情況。另外，如技術(shù)方案21的發(fā)明所述，本發(fā)明提供一種半導體器件的制 造方法，該半導體器件在基板上具有受光部、和具有遮光層并根據(jù)來自 所述受光部的輸出信號進行處理的信號處理部，其特征在于，所述制造 方法包括在所述基板表面上同時形成構(gòu)成所述受光層的多個第1擴散 層、構(gòu)成所述信號處理部的多個晶體管的源極和漏極、用于固定為接地 或者足夠抽出產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電荷的電位的第2擴散層的步驟；在所述第1擴散層、第2擴散層、所述源極和所述漏極分別同時形成電 連接部件的步驟；以及形成通過所述電連接部件與所述第2擴散層電連 接的所述遮光層的步驟。根據(jù)技術(shù)方案21所述的半導體器件的制造方法，在第1擴散層、第 2擴散層、源極和漏極分別同時形成電連接部件的步驟、以及形成通過電 連接部件與第2擴散層電連接的遮光層的步驟，可以與形成半導體器件 的接觸插頭和布線層的步驟同時進行，所以與以往的制造步驟相比，可 以不增加步驟數(shù)量地制作電連接部件和遮光層。根據(jù)以上說明的本發(fā)明，具有以下良好效果信號處理部的動作不 會因為未被遮光層遮擋而傾斜入射到信號處理部的光而變得不穩(wěn)定，且 信號處理部的動作不會因為由于照射到遮光層上的光產(chǎn)生的浮游電荷的 影響而變得不穩(wěn)定。


圖1是表示本實施方式涉及的紫外線測定裝置的外觀圖的圖。 圖2是表示本實施方式涉及的紫外線測定裝置的電氣系統(tǒng)的主要部 分結(jié)構(gòu)的圖。圖3是同時表示本實施方式涉及的具有遮光部件的光入射部的斷面 形狀及制造步驟的圖。圖4是表示本實施方式涉及的受光元件、信號處理電路和接觸插頭 的位置關(guān)系的圖。圖5是表示本實施方式涉及的、把從受光元件輸出的信號通過具有 遮光部件的信號處理電路轉(zhuǎn)換為電壓值的實測值、與表示入射到受光元 件的紫外線強度的光電流之間的關(guān)系的圖。圖6是表示第1變形例涉及的遮光層與接地電平或者可以抽出浮游 電荷的任意電位電平連接時的圖。圖7是表示第2變形例涉及的把最上層布線層以外的布線層用作遮 光層的示例圖。圖8是具有受光元件和信號處理電路的半導體電路的俯視圖和剖視圖。
圖9是同時表示光入射部的斷面形狀及制造步驟的圖。
圖10是表示把從受光元件輸出的信號通過信號處理電路轉(zhuǎn)換為電
壓值的實測值、與表示入射到受光元件的紫外線強度的光電流之間的關(guān)
系的圖。
符號說明
IO紫外線測定裝置；12光入射部(半導體器件)；36受光元件(受 光部)；38信號處理電路(信號處理部)；42遮光層；52接觸插頭(電連 接部)。
具體實施例方式
以下，參照附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。另外，此處說明將本 發(fā)明適用于紫外線測定時的實施方式的示例。
如圖1所示，圖1中的紫外線測定裝置10具有光入射部12。光入 射部12接受紫外線，并輸出基于所接受的紫外線強度的信號。另外，光 入射部12的具體情況將在后面敘述。
并且，紫外線測定裝置10具有各種操作按鈕。通過按壓操作操作按 鈕中的電源按鈕14，紫外線測定裝置10開始動作。并且，通過按壓操作 測定按鈕16，開始測定入射到光入射部12的太陽光中的紫外線波長區(qū)域 的受光量。另外，通過按壓操作停止按鈕18，結(jié)束紫外線的測定。
在液晶顯示部20上顯示所測定的紫外線量。液晶顯示部20數(shù)字顯 示UV—A區(qū)域的紫外線量、UV-B區(qū)域的紫外線量和UV Index的值。
圖2 (A)表示紫外線測定裝置10的電氣系統(tǒng)的主要部分結(jié)構(gòu)。
紫外線測定裝置10構(gòu)成為除光入射部12外，還包括CPU30、存儲 器32、顯示用驅(qū)動器34和液晶顯示部20。
光入射部12形成在SOI基板上，在光入射部12上設(shè)有受光元件36、 信號處理電路38和信號輸入輸出用焊盤40。并且，在信號處理電路38 的上表面設(shè)有遮光層42 (圖2 (A)中利用單點劃線包圍的斜線部分)。另外，不僅使遮光層42形成在信號處理電路38的上表面上，而且如圖2 (B)所示使其避開設(shè)有受光元件36和信號輸入輸出用焊盤40的區(qū)域， 與圖2 (A)所示的遮光層42相比，可以遮擋更廣的范圍。
受光元件36產(chǎn)生與紫外線的受光量對應(yīng)的光電流，將所產(chǎn)生的光電 流輸出給信號處理電路38。信號處理電路38將光電流轉(zhuǎn)換為電壓，并放 大所轉(zhuǎn)換的電壓，然后通過ADC轉(zhuǎn)換為可以在CPU30中進行處理的數(shù) 字信號。從信號輸入輸出用焊盤40提供用于使受光元件36和信號處理 電路38動作的信號和電力。
CPU30掌管紫外線測定裝置10的整體控制，并且使用預定的計算 式，根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號計算紫外線量，將表示紫外線量的紫外線量 數(shù)據(jù)存儲在存儲器32中。
顯示用驅(qū)動器34進行預定的處理，以便可以在液晶顯示部20上顯 示存儲在存儲器32中的紫外線量數(shù)據(jù)，通過用于顯示數(shù)值和點(圖案) 的顯示電路等的LSI，使液晶顯示部20顯示入射到光入射部12的紫外線
另外，光入射部12和CPU30、存儲器32及顯示用驅(qū)動器34等可以 全部構(gòu)成在一個芯片上。
下面，圖3 (A) 圖3 (G)表示光入射部12的斷面形狀及其制造
圖3 (A)表示SOI基板，在P型硅(Si)基板的上層形成有嵌入氧 化膜，再在其上層形成有硅薄膜層。
受光元件36形成在SOI基板的硅薄膜層上。把形成有受光元件36 的硅薄膜層的厚度設(shè)為只吸收紫外線區(qū)域的太陽光且使可見光區(qū)域等的 太陽光透射的厚度，由此可以形成只對紫外線區(qū)域的光具有靈敏度的受 光元件36。
并且，通過已知的光刻蝕刻調(diào)整第1硅薄膜層和第2硅薄膜層的厚 度，使之成為最佳厚度，以便在第1硅薄膜層形成受光元件36，在第2 硅薄膜層形成信號處理電路38 (圖3 (B))。另外，適合于形成吸收紫外 線且使可見光線等透射的受光元件36的、第1硅薄膜層的厚度例如為3nm 36nm。并且，在不需要調(diào)整厚度時，也可以跳過該步驟。
然后，進行形成用于將元件區(qū)域和元件區(qū)域之外的區(qū)域電絕緣的場 氧化膜區(qū)域的氧化步驟。然后，進行用于使形成有受光元件36和信號處 理電路38的部分成為低濃度擴散層(低濃度P—型擴散層)的注入步驟， 還形成柵極氧化膜和柵極電極(圖3 (C))。另夕卜，在圖3 (C)中示出了 低濃度P—型擴散層，但該步驟的低濃度擴散層實施N型(N—)、 P型(P _)雙方的注入步驟。
然后，形成高濃度N+型擴散層(圖3 (D))。高濃度N+型擴散層是 將磷(P)和砷(As)等N型雜質(zhì)以較高濃度擴散在硅薄膜層上形成的 擴散層。
然后，形成高濃度P+型擴散層(圖3 (E))。高濃度P+型擴散層是 將硼(B)等P型雜質(zhì)以較高濃度擴散在硅薄膜層上形成的擴散層。
受光元件36通過圖3 (C) 圖3 (E)所示的步驟形成為以下結(jié)構(gòu) (橫向二極管)將注入濃度比高濃度N+型擴散層和高濃度P+型擴散層 都低的擴散層(低濃度P—型擴散層或低濃度N—型擴散層)配置成為，使 其在橫向的一方與高濃度N+型擴散層接觸，在另一方與高濃度P+型擴散 層接觸。
然后，在形成未圖示的層間膜后，設(shè)置第1布線層50A和第1接觸 插頭52A (圖3 (F))。第1接觸插頭52A是在層間膜上形成接觸孔后， 利用濺射法或CVD (Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)法成膜 導電材料，從而在接觸孔內(nèi)嵌入導電材料而形成的。這樣形成的第1接 觸插頭52A使高濃度P+型擴散層和高濃度N+型擴散層與之后形成的第1 布線層50A電連接。另夕卜，關(guān)于導電材料，可以列舉鴿(W)、銅(Cu)、 鋁(Al)、鋁合金、鉬(Mo)、鈦(Ti)、摻雜于半導體基板中的多晶硅等。
并且，在為了形成第1接觸插頭52A而向接觸孔嵌入導電材料的步 驟中，由于在層間膜的上表面也成膜有導電材料，所以對于在層間膜的 上表面成膜的導電材料，通過蝕刻處理去除導電材料，但保留第1接觸 插頭52A。并且，然后在層間膜的上表面形成第1布線層50A。
在形成第1布線層50A后，形成未圖示的層間膜，與第l接觸插頭52A和第1布線層50A的形成步驟相同，形成第2接觸插頭52B和第2 布線層50B。另外，在形成第2布線層50B后，形成未圖示的層間膜， 并形成第3接觸插頭52C和第3布線層50C。
另外，在形成第1布線層50A后，形成未圖示的層間膜，形成第4 接觸插頭52D和被用作遮光層42的第4布線層50D。該第4布線層50D 是使從其上表面照射的太陽光不向下表面透射的金屬層。并且，在第4 布線層50D上還形成層間膜，再在其上表面形成可以透射紫外線的紫外 線透射保護膜56 (圖3 (G))。
另外，在圖3 (F)、 (G)所示的步驟中，為了提高針對傾斜入射到 信號處理電路38的太陽光的遮光性，設(shè)置包圍信號處理電路38的第1 接觸插頭52A、第2接觸插頭52B和第3接觸插頭52C。另外，關(guān)于第1 接觸插頭52A、第2接觸插頭52B和第3接觸插頭52C，在不需要區(qū)分 第l、第2、第3時，省略第l、第2、第3和A、 B、 C，簡稱為接觸插 頭52。并且，關(guān)于第1布線層50A、第2布線層50B、第3布線層50C 和第4布線層50D，在不需要區(qū)分第l、第2、第3、第4時，省略第l、 第2、第3、第4和A、 B、 C、 D，簡稱為布線層50。
接觸插頭52設(shè)置成為使作為遮光層42的第4布線層50D與高濃度 擴散層電連接。在圖3 (G)中，與第4布線層50D連接的接觸插頭52 與高濃度N+型擴散層連接。在連接有接觸插頭52的高濃度N+型擴散層 的電位電平是接地電平時，第4布線層50D的電位電平通過接觸插頭52 成為接地電平。并且，在連接有接觸插頭52的高濃度N+型擴散層的電 位電平是可以抽出產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的電位電平時，第 4布線層50D的電位電平通過接觸插頭52成為可以抽出產(chǎn)生于第4布線 層50D的浮游電荷的電位電平。另外，關(guān)于可以抽出產(chǎn)生于第4布線層 50D的浮游電荷的電位電平，可以通過未圖示的電源任意設(shè)定。
另外，在該制造步驟中，通過蝕刻去除在形成接觸插頭52和布線層 50時成膜在層間膜上表面的導電材料，但也可以把成膜在層間膜上表面 的導電材料設(shè)為足夠形成布線層50的量，不通過蝕刻去除而直接用作布 線層50。這樣，可以同時形成接觸插頭52和布線層50，可以省略用于去除在形成接觸插頭52時成膜在層間膜上表面的導電材料的步驟。
下面，圖4 (A)表示受光元件36、信號處理電路38和接觸插頭52 的位置關(guān)系。圖4 (A)中的上側(cè)圖是光入射部12的剖視圖，下側(cè)圖是 表示接觸插頭52的配置位置的示意圖。另外，在圖4 (A)的下側(cè)圖中， 設(shè)于受光元件36、信號處理電路38的接觸插頭52被省略。
如圖4 (A)所示，接觸插頭52被配置成為包圍信號處理電路38。 另外，接觸插頭52被設(shè)置成為不切斷連接受光元件36和信號處理電路 38的布線。
圖4 (B) 圖4 (D)是放大表示圖4 (A)中受光元件36和信號 處理電路38之間利用虛線包圍的部分的圖。
在圖4 (B)的配置示例中，接觸插頭52只配置了一列。該情況時， 按照圖4 (B)中的線A和線B所示入射進來的一部分太陽光未被遮擋而 到達信號處理電路38。并且，雖然縮短從接觸插頭52到信號處理電路 38的距離，可以減小光入射部12的大小，但是未被接觸插頭52遮擋的 太陽光對信號處理電路38的影響增大。因此，認為太陽光對信號處理電 路38的動作的影響越強，就越要配置多列的接觸插頭52。
在圖4 (C)的配置示例中，接觸插頭52配置了兩列。這種結(jié)構(gòu)與 接觸插頭52只配置一列時相比，可以更多地遮擋如圖4 (C)中的線B 所示具有角度地入射進來的太陽光。
圖4 (D)的配置示例是三列接觸插頭52相對基板面立起設(shè)置成交 錯網(wǎng)格狀的配置。這種配置還可以遮擋在圖4 (B)、 (C)中未被遮擋的 按照線A、 B所示入射進來的太陽光。在圖4 (D)中，沿著遮光層的端 部將三列接觸插頭52排列成交錯網(wǎng)格狀，但不限于此，也可以將兩列接 觸插頭52排列成交錯網(wǎng)格狀。
上述圖4所示的發(fā)揮遮光作用的布線和接觸插頭52，雖然相對于受 光元件36和信號處理電路38有可能成為寄生電容，但形成對信號處理 的延遲等沒有影響的結(jié)構(gòu)。
另外，在把接觸插頭52的直徑(四方形時為一邊)設(shè)為D (pm)、 把接觸插頭52之間的最小間隔設(shè)為S (|Lim)時，優(yōu)選D大于S。如上所述，在SOI基板上形成有受光元件36和處理從受光元件36 輸出的信號的信號處理電路38的光入射部12中，把信號處理電路38上 的布線層中的最上層作為遮擋太陽光的遮光層42，與遮光層42連接的多 個接觸插頭52沿著遮光層的端部在SOI基板的厚度方向?qū)盈B。因此，可 以遮擋由于傾斜入射到信號處理電路38而未被遮光層42遮擋的太陽光， 信號處理電路38的動作不會受到太陽光的影響而變得不穩(wěn)定。
并且，遮光層42與接觸插頭52電連接。因此，遮光層42通過接觸 插頭52成為接地電平、或者可以抽出產(chǎn)生于遮光層42的浮游電荷的任 意電位電平，可以使產(chǎn)生于遮光層42的浮游電荷釋放，浮游電荷不會滯 留在遮光層42上，浮游電荷不會給信號處理電路38帶來影響。
并且，把在制造受光元件36和信號處理電路38的步驟中制造的接 觸插頭52用作遮光部件，所以能夠容易地使用以往的制造步驟制造遮光 部件。
在此，圖5表示把從受光元件36輸出的信號通過信號處理電路38 轉(zhuǎn)換為電壓值的實測值、與表示入射到受光元件36的紫外線強度的光電 流之間的關(guān)系。圖5中沒有遮光部件的實測值示例1和沒有遮光部件的 實測值示例2，如在圖10中說明的那樣，相對設(shè)計值產(chǎn)生偏差。但是， 具有遮光部件的實施例與沒有遮光部件的實測值示例1和2相比，相對 設(shè)計值的偏差較小，并且從受光元件36輸出的光電流與通過信號處理電 路38轉(zhuǎn)換后的電壓值之間的關(guān)系也顯示出直線性，可以確認遮光部件產(chǎn) 生的遮光效果。
(第l變形例)
在上述實施方式中，說明了把與作為遮光層42的第4布線層50D 連接的接觸插頭52連接到高濃度N+型擴散層的情況，該擴散層的電位 電平是接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的電位 電平，但是，也可以利用與此不同的連接方法，使第4布線層50D的電 位電平成為接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的 電位電平。
在此，圖6表示使第4布線層50D的電位成為接地電平或者可以抽出浮游電荷的電位電平時的變形示例。
圖6 (B) (D)表示圖6 (A)所示的光入射部12的沿線A—A 的剖視圖。在圖6 (B) (D)中，分別利用不同的連接方法使第4布 線層50D的電位成為接地(GND)電平或者可以抽出第4布線層50D的
浮游電荷的電位電平。
在圖6 (B)中，與第4布線層50D連接的接觸插頭52與高濃度N
+型擴散層連接，該擴散層的電位電平是接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于第 4布線層50D的浮游電荷的電位電平，而且通過第1布線層50A與受光 元件36的第1接觸插頭52A連接。受光元件36的所述第1接觸插頭52A 與高濃度P+型擴散層連接。該高濃度P+型擴散層的電位電平是接地電平 或者可以抽出產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的電位電平。由此，可 以進一步強化產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的抽出。
圖6 (C)表示連接于與第4布線層50D連接的接觸插頭52的高濃 度N+型擴散層的電位，不是接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于第4布線層 50D的浮游電荷的電位電平的情況。該情況時，通過第1布線層50A與 信號處理電路38的第1接觸插頭52A連接。所述第1接觸插頭52A與 高濃度N+型擴散層或高濃度P+型擴散層(在圖6 (C)中是與高濃度N+ 型擴散層連接)連接，這些擴散層的電位電平是接地電平或者可以抽出 產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的電位電平。由此，與第4布線層50D 連接的接觸插頭52即使不直接與擴散區(qū)域連接，也可以抽出產(chǎn)生于第4 布線層50D的浮游電荷，該擴散區(qū)域的電位電平是接地電平或者可以抽 出產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的電位電平。
在圖6 (D)中，與第4布線層50D連接的接觸插頭52與高濃度N +型擴散層連接，該擴散層的電位電平是接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于第 4布線層50D的浮游電荷的電位電平，而且通過第1布線層50B與受光 元件36的第1接觸插頭52A以及信號處理電路38的第1接觸插頭52A 連接。由此，可以進一步強化產(chǎn)生于第4布線層50D的浮游電荷的抽出。 (第2變形例)
在該實施方式中，把布線層50設(shè)為4層，把遮光層42設(shè)為第4布線層50D，把第3布線層50C以下設(shè)為信號線，但不限于此，只要把多 個布線層50中的最上層作為遮光層42即可，例如把布線層50設(shè)為5層， 把第5布線層設(shè)為遮光層42時，把第4布線層50D以下作為被用作信號 線的布線層50。并且，例如把布線層50設(shè)為3層，把第3布線層設(shè)為遮 光層42時，把第2布線層50B以下作為被用作信號線的布線層50。
在此，圖7表示布線層為4層，第4布線層50D以外的布線層50 也作為遮光層42時的變形示例。
圖7 (B)、 (C)表示圖7 (A)所示的光入射部12的線A—A的剖 視圖。
在圖7 (B)中，除第4布線層50D外，第3布線層50C也被設(shè)為 遮光層42。該情況時，按照圖3 (B) (D)所示，沿著遮光層的端部 設(shè)置多個作為遮光層42的第4布線層50D和第3布線層50C之間的第4 接觸插頭52D，由此遮擋入射到信號處理電路38的太陽光。
并且，在圖7 (C)中，除第4布線層50D外，第2布線層50B也 被設(shè)為遮光層42。該情況時，按照圖3 (B) (D)所示，設(shè)置多個作 為遮光層42的第4布線層50D和第2布線層50B之間的第3接觸插頭 52C、第4接觸插頭52D，由此遮擋入射到信號處理電路38的太陽光。
另外，雖然在圖7 (B)、 (C)中沒有特別示出，但與作為遮光層42 的各個布線層連接的接觸插頭52與高濃度N+型擴散層連接，該擴散層 的電位電平是接地電平或者可以抽出產(chǎn)生于遮光層42的浮游電荷的電位 電平。但不限于此，也可以形成為圖6 (B) (D)所示的連接關(guān)系， 該連接關(guān)系使圖7 (B)、 (C)中的遮光層42的電位電平成為接地電平或 者可以抽出產(chǎn)生于遮光層42的浮游電荷的電位電平。
并且，在該實施方式、第1變形例和第2變形例中，把遮光層42作 為遮光專用的層，但也可以在遮光層42形成信號線，并形成不與信號線 電接觸的金屬膜。另外，在布線層的信號線中，除與接地電平或者可以 抽出產(chǎn)生于遮光層42的浮游電荷的任意電位電平等連接的信號線之外， 不與遮光層42連接。并且，最上層的遮光層42例如也可以將遮光層42 的一部分開口，以便應(yīng)對使用激光器的修整(trimming)。該情況時，信號處理電路38不會受到從開口部傾斜入射進來的太陽光的影響，所以在 該開口部端使用布線層50和接觸插頭52進行遮光。另外，在開口部的 正下方及其附近不配置特性因光照射而變化的大型晶體管等。
另外，在該實施方式、第1變形例和第2變形例中，在光入射部12 設(shè)置紫外線透射保護膜56，但也可以是在光入射部12不設(shè)置紫外線透射 保護膜56的結(jié)構(gòu)。
并且，在該實施方式、第1變形例和第2變形例中，關(guān)于形成有光 入射部12的基板，說明了在硅基板的表面形成有作為絕緣層的硅氧化膜 層、在該硅氧化膜層的表面形成有硅薄膜層的SOI基板，但也可以是在 作為絕緣層的藍寶石基板上形成硅薄膜層的SOS (Silicon On Sapphire) 結(jié)構(gòu)、和在作為絕緣層的石英基板上形成硅薄膜層的SOQ (Silicon On Quartz)結(jié)構(gòu)的基板。并且，關(guān)于形成有光入射部12的硅基板，也可以 不是SOI基板等具有絕緣層的硅基板，而是只利用單晶硅構(gòu)成的bulk基 板。該情況時，形成于bulk基板上的受光元件36除紫外線區(qū)域的光以外， 對可見光區(qū)域的光等也具有靈敏度，所以形成在受光元件36的上方設(shè)置 遮擋紫外線區(qū)域以外的太陽光的濾波器的結(jié)構(gòu)。并且，對信號處理電路 38設(shè)置遮光層42和遮光部件，使透射所述濾波器的紫外線區(qū)域的太陽光 和一部分可見光區(qū)域及紅外線區(qū)域的太陽光不入射到信號處理電路38。
并且，在該實施方式、第1變形例和第2變形例中，把光入射部12 應(yīng)用于測定入射到受光元件36的紫外線量的紫外線測定裝置10，但也可 以把光入射部12應(yīng)用于紫外線檢測裝置。紫外線檢測裝置檢測有無紫外 線入射到受光元件36，并將其結(jié)果顯示在顯示部上。更加具體地講，信 號處理電路38處理通過紫外線入射到受光元件36而輸出的信號，控制 部根據(jù)通過信號處理電路38處理后的信號控制顯示部，使得在顯示部上 顯示紫外線是否入射到受光元件36。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件，其特征在于，所述半導體器件具有形成于基板上的受光部；信號處理部，其形成于所述基板上，且根據(jù)來自所述受光部的輸出信號進行處理；配置在所述信號處理部上方的遮光層；以及多個電連接部件，其在所述遮光層的端部形成于所述遮光層和所述基板之間，且各自分離開形成，所述多個電連接部件與接地或者足夠抽出產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電荷的電位連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述多個電連 接部件沿著所述遮光層的端部配置成一列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述多個電連 接部件沿著所述遮光層的端部配置成多列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體器件，其特征在于，沿著所述遮光 層的端部配置成多列的所述多個電連接部件被配置成為交錯網(wǎng)格狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述多個電連 接部件在所述受光部中與接地或者足夠抽出產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電 荷的電位連接時，實現(xiàn)電連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述多個電連 接部件在所述信號處理部中與接地或者足夠抽出產(chǎn)生于所述遮光層的浮 游電荷的電位連接時，實現(xiàn)電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述多個電連 接部件在所述受光部和所述信號處理部中與接地或者足夠抽出產(chǎn)生于所 述遮光層的浮游電荷的電位連接時，實現(xiàn)電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述遮光層在 形成于所述信號處理部上方的多個布線層中的最上層上形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述遮光層在形成于所述信號處理部上方的多個布線層中的中間布線層上形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述電連接 部件在所述基板的厚度方向上層疊有多個。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述電連接部 件是接觸插頭。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導體器件，其特征在于，所述接觸插 頭利用從鎢、銅、鋁、鋁合金、鉬、可摻雜的多晶硅中選擇出的至少一 種材料構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導體器件，其特征在于，所述接觸插 頭利用相同的材料同與該接觸插頭連接的布線層形成為一體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導體器件，其特征在于，所述接觸插 頭和布線層利用從鎢、銅、鋁、鋁合金中選擇出的至少一種材料構(gòu)成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述基板是 具有硅層的SOI基板，所述受光部和所述信號處理部形成在所述硅層上。
16，根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導體器件，其特征在于，所述受光部 的所述硅層按照只能吸收紫外線的波長頻帶的光的方式設(shè)定膜厚。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導體器件，其特征在于，所述硅層的 膜厚為3nm 36nm。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述基板是 bulk基板，在所述受光部上方具有只使紫外線的波長頻帶的光透射的濾 波器。
19. 一種光測定裝置，其特征在于，所述光測定裝置具有 權(quán)利要求1 18中的任意一項所述的半導體器件；顯示單元，其顯示入射到所述半導體器件的所述受光部的光量；以及控制單元，其根據(jù)來自所述半導體器件的輸出信號控制所述顯示單 元，使之顯示入射到所述受光部的光量。
20. —種光檢測裝置，其特征在于，所述光檢測裝置具有 權(quán)利要求1 18中的任意一項所述的半導體器件；顯示單元，其顯示有無光入射到所述半導體器^j^的所述受光部； 控制單元，其根據(jù)來自所述半導體器件的輸出信號控制所述顯示單元，使之顯示有無光入射到所述受光部。
21. —種半導體器件的制造方法，該半導體器件在基板上具有受光 部、和具有遮光層并根據(jù)來自所述受光部的輸出信號進行處理的信號處 理部，其特征在于，所述制造方法包括在所述基板表面上同時形成構(gòu)成所述受光層的多個第1擴散層、構(gòu) 成所述信號處理部的多個晶體管的源極和漏極、用于固定為接地或者足 夠抽出產(chǎn)生于所述遮光層的浮游電荷的電位的第2擴散層的步驟；在所述第1擴散層、第2擴散層、所述源極和所述漏極分別同時形 成電連接部件的步驟；以及形成通過所述電連接部件與所述第2擴散層電連接的所述遮光層的 步驟。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 分別形成于所述受光部和所述信號處理部的電連接部件的尺寸實質(zhì)上相 同。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 在所述信號處理部的端部形成所述第2擴散層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 形成于所述第2擴散層的多個所述電連接部件在其上表面與布線公共連 接。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 所述多個電連接部件沿著所述遮光層的端部配置成一列。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 所述多個電連接部件沿著所述遮光層的端部配置成多列。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 沿著所述遮光層的端部配置成多列的所述多個電連接部件被配置成為交 錯網(wǎng)格狀。
28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述遮光層是所述信號處理部的多個布線層中的最上層。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述遮光層是所述信號處理部的多個布線層中的中間布線層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述電連接部件形成為所述接觸插頭。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述接觸插頭利用從鎢、銅、鋁、鋁合金、鉬、可摻雜的多晶硅中選擇 出的至少一種材料構(gòu)成。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 所述基板是具有硅層的SOI基板，所述受光部和所述信號處理部形成在 所述硅層上。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 所述基板是bulk基板，在所述受光部的上方形成有只使紫外線的波長頻 帶的光透射的濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體器件及其制造方法、光測定裝置、光檢測裝置，使得信號處理電路的動作不會因為未被遮光層遮擋而傾斜入射到信號處理電路的光而變得不穩(wěn)定，且信號處理電路的動作不會因為由于照射到遮光層上的光產(chǎn)生的浮游電荷的影響而變得不穩(wěn)定。在SOI基板上形成有受光元件(36)和處理從受光元件(36)輸出的信號的信號處理電路(38)的光入射部(12)中，把信號處理電路(38)上的布線層中的最上層作為遮擋太陽光的遮光層(42)，與遮光層(42)電連接的多個接觸插頭(52)沿著遮光層的端部在SOI基板的厚度方向上層疊。多個接觸插頭(52)形成為接地或者足夠抽出產(chǎn)生于遮光層的浮游電荷的電位。
文檔編號H01L23/52GK101295722SQ20081009022
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者千葉正 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社