반도체 장치, 광 측정 장치, 광 검출 장치, 및 반도체장치의 제조 방법 document_id A220623056583

최근, 프레온 가스의 외기에 대한 방출 등의 환경 오염에 의해, 오존층이 파괴되고 있으며, 지금까지 오존층에 의해 흡수되고 있던 인체에 유해한 자외선 (UV ： Ultra Violet) 이 이전에 비해 보다 많이 지표면에 도달하게 되었다. 자외선은 파장의 길이에 따라, UV-A (자외선 A 파 ： 315nm - 400nm), UV-B (자외선 B 파 ： 280nm - 315nm), UV-C (자외선 C 파 ： 100 - 280nm) 로 나뉜다. UV-C 는 오존층에서 흡수되어 지상에 도달하는 경우는 없다. 따라서, UV-A 와 UV-B 가, 일상에서 인체가 쬐는 자외선이다. 이들 자외선으로부터 인체를 보호함에 있어서, 자외선량을 검지하는 것은 중요하고, 1995년에 세계 보건 기구 등이 매일의 자외선량의 지표가 되는「UV Index」를 만들어, 매스 미디어에서 일기 예보와 함께 이 값을 발표하도록 권하고 있다. 또한 최근, 개인이 휴대 가능한 소형의 자외선 측정 장치가 판매되고 있다. 이것에 탑재되어 있는 자외선 수광 소자로서, 예를 들어 GaN, AlGaN, GaP 등의 화합물 반도체계의 수광 소자에 자외선 영역의 파장의 광만을 투과하는 자외선 측정용 필터를 구비하고 있는 것이 있다. 그리고, 수광 소자가 자외선을 수광하여 얻어진 광 전류는, 신호 처리 회로에서 전압으로 변환되어, 증폭기, ADC (Analog-Digital Converter) 를 통해, 디지털 신호화된 다음 CPU 에 의해 자외선량으로서 연산된다. 연산 결과는 메모리에 기억되고, 소정의 처리가 실시되어 액정 표시부에 표시된다. 그러나, 화합물 반도체계의 수광 소자를 사용하는 경우에는, 자외선 수광 소자와 신호 처리 회로 등을 별도의 칩으로 해야 하며, 그 구성을 소형화하기 어렵다. 한편, 실리콘계의 재료를 사용한 자외선 수광 소자는 동일 반도체 기판 상에, 수광 소자와 신호 처리 회로를 제조할 수 있기 때문에 1 칩화할 수 있어 소형화가 가능하다. 도 8(A), 8(B) 에 실리콘계의 재료를 사용한 수광 소자와 신호 처리 회로를 1 칩화한 반도체 회로인 광 입사부 (12′) 의 구성예를 나타낸다. 도 8(A) 는 광 입사부 (12′) 의 상면도, 도 8(B) 는 광 입사부 (12′) 의 단면도이다. 도 8(A), 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 자외선을 수광하는 광 입사부 (12′) 에 형성된, 수광 소자 (36′) 및 신호 처리 회로 (38′) 의 임의의 신호선은, 신호 입출력용 패드 (40′) 에 접속되어 있는 와이어 (78), 패키지 단자 (41) 를 통해 도시하지 않은 그 밖의 LSI 등에 전기적으로 접속되어 있다. 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 광 입사부 (12′) 의 상면에는, 자외선 영역의 파장의 광만을 투과하는 자외선 측정용 필터 (80) 가 형성되어 있다. 자외선 측정용 필터 (80) 의 하면에는, 자외선을 투과시키는 투명 수지 (82) 가 형성되고, 추가로 그 하면에 수광 소자 (36′) 와 신호 처리 회로 (38′) 가 배치된다. 또, 투명 수지 (82) 와 수광 소자 (36′) 및 신호 처리 회로 (38′) 사이에는, 도시하지 않은 보호막, 및 층간막이 개재되어 있다. 또, 광 입사부 (12′) 는 수광 소자 (36′) 뿐만 아니라, 신호 처리 회로 (38′) 를 포함하여 칩 표면 전체에 태양광이 입사하는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성에서는, 신호 처리 회로 (38′) 의 동작이 태양광의 영향에 의해 불안정해진다. 그래서, 1 칩 상에 형성된 수광 소자 (36′) 와 신호 처리 회로 (38′) 중, 신호 처리 회로 (38′) 에 대하여 차광층을 형성한 기술이 알려져 있다. 이와 같은 신호 처리 회로 상에 차광층을 형성한 기술로서, 특허 문헌 1 에는, 실리콘 기판 상에 형성된 신호 처리 회로 및 수광 소자 상에 투명 보호막을 형성하고, 수광 소자 상과 외부 도출 단자 상 이외에, 즉 주로 신호 처리 회로 상의 투명 보호막 상에 알루미늄 등의 금속제 차광층을 형성한 기술이 개시되어 있다. 수광 소자와 차광층을 갖는 신호 처리 회로가 형성되는 반도체 회로의 단면 형상을, 그 제조 공정과 함께 도 9(A) 내지 도 9(G) 에 나타낸다. 또한, 반도체 기판은 SOI (Silicon On Insulator) 기판으로 한다. 이로써, 수광 소자의 상면에 자외선 측정용 필터 (80) 를 형성할 필요가 없어진다. 도 9(A) 는 SOI 기판으로서, P 형 Si 기판의 상층에 매립 산화막이 형성되고, 추가로 그 상층에 실리콘 박막층이 형성되어 있다. 그리고, 이미 알려진 포토리소그래피·에칭으로, 상이한 두께로 된 제 1 실리콘 박막층과 제 2 실리콘 박막층을 형성한다 (도 9(B)). 제 1 실리콘 박막층에 수광 소자 (36′) 가, 제 2 실리콘 박막층에 신호 처리 회로 (38′) 가 형성된다. 다음으로, 산화 공정을 거친 후, 수광 소자 (36′), 및 신호 처리 회로 (38′) 가 형성되는 부분을 저농도 확산층 (저농도 P- 형 확산층) 으로 하기 위한 인프라 공정을 실시하고, 추가로 게이트 산화막 및 게이트 전극을 형성한다 (도 9(C)). 다음으로, 고농도 N＋ 형 확산층을 형성한다 (도 9(D)). 이어서, 고농도 P＋ 형 확산층을 형성한다 (도 9(E)). 다음으로, 제 1 배선층 (50A′) 과 제 1 콘택트 플러그 (52A′) 를 형성한다 (도 9(F)). 추가로, 도시하지 않은 층간막을 형성한 후, 제 2 배선층 (50B′) 과 제 2 콘택트 플러그 (52B′) 를 형성하고, 추가로 층간막을 형성한 후, 제 3 배선층 (50C′) 과 제 3 콘택트 플러그 (52C′) 를 형성한다. 그리고, 추가로 층간막을 형성한 후, 차광층으로서 사용되는 제 4 배선층 (50D′) 을 형성한다. 그리고, 제 4 배선층 (50D′) 상에 층간막을 형성하고, 자외선이 투과 가능한 자외선 투과 보호막 (56′) 을 형성한다 (도 9(G)). 특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-294755