(57)【要約】【課題】簡単な構造で人体に有害な紫外光の照射量を精度よく適正に測定でき、周辺回路のセンサとの一体作り込みも容易にでき、小型・軽量で低コストであり携帯（mobile）若しくは着用(wearable)に適した紫外光用固体受光デバイスを提供する。【解決手段】解決手段の一つは、第１のフォトダイオード（１）と第２のフォトダイオード（２）、これらのフォトダイオードからの出力に基づく信号のそれぞれが入力される差動回路とを備え、上記フォトダイオード（１）、（２）内、及び各フォトダイオード上に設けた半導体層領域に、半導体不純物の最大濃度位置をそれぞれ設け、各フォトダイードの受光面上に波長選択性の異なる光透過層が設けてある。【選択図】図２Ａ
2015170698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；
前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、少なくとも１ｎｍ以内の層領域（２）に少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３の最大濃度位置（２）を有する；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項２】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、少なくとも１ｎｍ以内の層領域（２）に最大濃度位置（２）を有し、該最大濃度位置（２）における前記不純物（２）の濃度が遠紫外光の照射によって発生する固定電荷によって生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度である；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項３】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
(ａ)第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
（e）該位置（３）は、少なくとも前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
（f）該最大濃度（３）は、少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３以上であり；
(Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
事を特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項４】
前記第１の層（Ａ１）と前記第２の層（Ａ２）は、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）から成る群から選択される少なくとも一種の元素と、シリコン（Ｓｉ）と、を含み、且つ前記第１の層（Ａ１）には水素（Ｈ）が含有されており、前記第２の層（Ａ２）中の水素（Ｈ）の存在量は、前記第１の層（Ａ１）中の水素（Ｈ）の存在量よりも少ない、
請求項３に記載の紫外光用固体受光デバイス。
【請求項５】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
（ａ）第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
（e）該位置（３）は、少なくとも前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
（f）該最大濃度（３）は、遠紫外光の照射によって発生する固定電荷により生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度であり:
（Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
事を特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項６】
前記第１の層（Ａ１）と前記第２の層（Ａ２）は、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）から成る群から選択される少なくとも一種の元素と、シリコン（Ｓｉ）と、を含み、且つ前記第１の層（Ａ１）には水素（Ｈ）が含有されており、前記第２の層（Ａ２）中の水素（Ｈ）の存在量は、前記第１の層（Ａ１）中の水素（Ｈ）の存在量よりも少ない、
請求項５に記載の紫外光用固体受光デバイス。
【請求項７】
（１）請求項３に記載のフォトダイオードを備えた紫外光用固体受光デバイスを用意し、
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法。
【請求項８】
（１）請求項５に記載のフォトダイオードを備えた紫外光用固体受光デバイスを用意し：
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかに記載の紫外光用固体受光デバイスを備えた電子機器。
【請求項１０】
前記電子機器は、通信機能を更に備える、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光用固体受光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今においては、紫外光用固体受光デバイスの利用分野は種々に亘り、今後益々拡大される傾向にある。
その中で、皮膚に対する太陽光の紫外線対策は、美容に限らず皮膚癌防止の点でも人類にとっての大きな課題である。そのため、紫外線対策用の紫外光用固体受光デバイスの市場は今後とも拡大傾向にある。
更に、オゾンホールの形成と拡大に伴う紫外光（ＵＶ-rays：Ultraviolet rays）への脅威、特にＵＶ-ray照射に起因する皮膚癌への恐怖は、オゾンホールの拡大が著しい南半球の人々に限らず、全人類にとっての脅威・恐怖であり、その対策は大きな課題である。【０００３】
一方で、依然として小麦色の日焼けは健康と魅力の元になっており、若者の間では、積極的に日を浴びることが多い。更には、健康の維持という点では日光を受けてビタミンＤを獲得する必要もある。これらの点から、人体に有害な紫外光（ＵＶ−Ａ：波長３１５〜３８０ｎｍ，ＵＶ−Ｂ：波長２８０〜３１５ｎｍ、ＵＶ−Ｃ：波長２８０〜２００ｎｍ以下）は避けて日光に浴することが強く望まれる。【０００４】
これらの皮膚などに有害な紫外線対策としては、日常的には、帽子、長手袋、日傘などのグッズを用いる、長袖シャツなどを着用することや、日焼け防止用化粧品や医薬品を露出する皮膚（スキン）に塗ることで日焼け防止対策（紫外線対策）を図っているのが現実である。しかし、日光の紫外線の量は、真夏の炎天下に限らず曇天下においても多いが、曇天の場合は往々にして紫外線対策を怠りがちである。更に、外出途中で紫外線量の多い天候に急変したりした場合には、万全な紫外線対策が施せない場合が少なくない。そこで、最近は、紫外線を測り適切な紫外線対策が立てられるように携帯型の紫外光センサ（紫外光用固体受光デバイス）が提案されたり商品化されたりし始めている。【０００５】
上記の太陽光の紫外線対策分野の他に、紫外光用固体受光デバイスの大きな市場としては、以下の分野がある。
即ち、計測装置、原子吸光分析、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）、排気ガス分析などの分析装置分野、殺菌、食品加工、溶剤無しの有機・無機材料の表面洗浄・加工、ガラス・プラスチックの基板材料の接合、静電気除去、等の化学分析分野・工業的用途分野、ＤＮＡ切断や眼科治療等の医療用途分野、半導体露光装置分野である。これらの分野は、今後、益々重要性が増し市場拡大が期待されており、国単位での国際競争の激化が予想されている。
これらの分野では、４００ｎｍ以下の波長領域の紫外線が使用されている。
紫外線は、分類の仕方によって波長領域は多少異なることがあるが、分類される各波長領域の紫外線にはそれぞれ名称が以下の通りにつけられている。【０００６】
・近紫外線（波長３８０〜２００ｎｍ）
ＵＶ−Ａ（波長３８０〜３１５ｎｍ）
ＵＶ−Ｂ（波長３１５〜２８０ｎｍ）
ＵＶ−Ｃ（波長２８０〜２００ｎｍ）
・遠紫外線（fａr ＵＶ：ＦＵＶ  ）又は、真空紫外線（vacuum ＵＶ：ＶＵＶ）（以後統一して遠紫外線という事）（波長２００〜１０ｎｍ）
・極紫外線若しくは極端紫外線（extreme ＵＶ，ＥＵＶまたはＸＵＶ）（波長１０〜１ｎｍ）
但し、フォトリソグラフィやレーザー技術においては、遠紫外線（deep  ＵＶ：ＤＵＶ）は上記のＦＵＶとは異なり波長３００ｎｍ以下の紫外線を指す。
波長領域別の紫外線用途の代表的、或いは今後の市場拡大が見込まれる分野の例を挙げると、例えば以下の分野がある。
（１）波長１３．５ｎｍの極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra-Violet）
・半導体リソグラフィー、液浸リソグラフィー
・ビームライン：レジスト、マスクの評価
・極端紫外線領域において、分光観測を行い、太陽大気の診断をおこなう極端紫外線撮像分光装置（ＥＩＳ）
・マイクロエレクトロニクス、超微細加工
・生体細胞のホログラフィ
・高温高密度プラズマの診断
・Ｘ線顕微鏡
（２）深紫外（Deep Ultraviolet）発光ダイオード（ＬＥＤ）（波長２００〜３５０ｎｍ）
この領域は、情報・電子デバイスから安全衛生、環境、医療応用まで、幅広い分野でその重要性が増している
・高密度光情報記録、
・菌やウイルスの殺菌、飲料水・空気の浄化、
・バイオセンシング、
・生体・材料分析、
・光リソグラフィー、
・院内感染防止、光線外科治療、
・紫外線照射装置（エキシマ照射装置、ＬＥＤ照射装置）
・酸化膜除去、表面改質、ドライ洗浄、ＵＶ硬化、接着、乾燥、
これらの分野においては、光波長２００ｎｍ程度の遠紫外光帯域や波長２００ｎｍ程度以下の真空紫外光帯域に発光強度を有する重水素ランプ（Ｄ２Ｌ）や、Ｘeエキシマ光源、真空紫外光源の利用が増えてきており、その傾向は今後も続くと予測されている。
これらの用途に使用される光源の光量モニター手段として、紫外光用固体受光デバイスが必要とされている。【０００７】
ところで、紫外線対策に用いる携帯型の紫外光センサや光量モニター用の紫外光用固体受光デバイスにおいては、多くの場合、環境光が背景に存在する中で紫外光帯域の光の光量を正確に測定することが求められる。
例えば、太陽光は、紫外光の他可視光、赤外光も含むので、紫外光の照射量を測る際には、この紫外光以外の光線による測定値への影響を避けなければ、紫外光の照射量を正確に測定できない。【０００８】
紫外線対策に用いる携帯型の紫外光センサや光量モニター用の紫外光用固体受光デバイスとしては、その広範囲の分光感度特性を有しているということで、バルクのシリコン（Ｓｉ）を半導体基体として利用する紫外光用固体受光デバイス（以後、「バルクＳｉ型紫外光用固体受光デバイス」と記すこともある）が代表的である。
バルクＳｉ型紫外光用固体受光デバイスの場合は、シリコン（Ｓｉ）層が紫外光の他可視光・赤外光にも感応するので、例えば、可視光・赤外光カット光学フィルターが必須であり、コストを高める要因になっている。
この課題解決の一つに薄膜ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基体を用いる例がある（非特許文献１、２）。
非特許文献１，２に記載のＵＶセンサには、ＳＯＩ層の厚みが薄く比較的可視光・赤外光を透過し易いことを利用して、主に波長４００ｎｍ以下の光に選択的に高い感度をもたせている。
この他、例えば、特許文献１に記載されている紫外光検出用の光検出装置（紫外光用固体受光デバイス）がある。
特許文献１に記載の光検出装置は、ＭｇＸＺｎ１−ＸＯ（０≦Ｘ＜１）からなり、波長範囲λの光を吸収する光吸収半導体層を光電変換領域よりも受光面側に有する第１の光検出部と、光の吸収域がない透過膜を光電変換領域よりも受光面側に有する第２の光検出部とを備え、前記第１の光検出部の信号と前記第２の光検出部の信号を演算することにより波長範囲λの光量を計測するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「ＳＯＩ  ＵＶセンサＩＣの開発」三浦他、ＯＫＩテクニカルレビュー２００７年１０月／第２１１号Ｖｏｌ．７４Ｎｏ．３、pp38-39
【非特許文献２】「Ａ UV Sensor IC based on SOI Technology for UV cａre application」SICE Annual conference 2008,August 20-22,2008,The University Electoro-Communications,Japan,pp317-320
【特許文献】
【００１０】
特開２０１２−２１６７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、広範囲の分光感度特性を有しているということでバルクＳｉ型紫外光用固体受光デバイスは優れているが、本願の発明者たちが前述の様々な用途に適合する広汎用性の紫外光用固体受光デバイスを鋭意研究検討してきた結果では、前述の先行例の紫外光用固体受光デバイスは必ずしも満足されるものではないことが判明している。
特に、近紫外線領域の紫外線に対しては適合するものの遠紫外線領域以下の短波長の紫外線用の固体受光デバイスとしては不適合であった。
その理由は、遠紫外線領域の紫外線の光子エネルギーが６eＶ以上と大きいことが、固体受光デバイスの感度や暗電流特性といった主要特性の劣化に大きく影響しているものと思われる。この劣化は、特に、高光エネルギーの紫外線に長時間晒されると極端に大きくなる。
従って、１０〜４００ｎｍの広範な紫外領域の波長の何れの紫外線に長時間晒されても前記主特性に劣化が起きないか劣化が起きるとしても実用的には実質的に問題ない程度にとどまり得る紫外線用の固体受光デバイスの提供が望まれる。
尚、非特許文献１、２のＵＶセンサでは、波長３８０ｎｍ以上の光に対しても未だ感度を有しており（非特許文献１の図１、非特許文献２のＦｉｇ．５参照）、前記課題の十分な解決には至ってはいない。
更なる解決として、ＳＯＩ層を更に薄くすることが考えられるが、そうすると、特長の一つにしている周辺回路との一体化作り込みが難しくなり、ＳＯＩ層の薄層化は好ましくない。
更に、非特許文献１、２のＵＶセンサでは、ＳＯＩ層が薄いために縦型のｐｎ接合を作り込むことが出来ず、横型のｐｎ接合となっている。その結果、ｐｎ接合の空乏層がＳＯＩ層とＳＯＩ層の上下に接する絶縁体層との界面に接する為、界面準位の影響で感度が低く、暗電流密度が大きいという解決すべき点が残っている。さらに、長時間の紫外光照射によって、感度、暗電流特性の劣化が起きる場合が少なくないという課題もある。【００１２】
本発明は、斯かる点に鑑み鋭意検討・研究してなされたものであり、簡単な構造で、１０〜４００ｎｍの広範な紫外領域の紫外線に長時間連続して照射され続けても感度劣化・暗電流特性の低下を少なくとも実質的に招かない紫外光用固体受光デバイスを提供することを主な目的とする。
本発明の別な目的は、簡単な構造で人体に有害な紫外光の照射量を精度よく適正に測定でき、周辺回路のセンサとの一体作り込みも容易にできる、広範な紫外波長領域の紫外線の長時間照射に対しても初期特性が安定している紫外光用固体受光デバイスを提供することである。【００１３】
本発明のもう一つの目的は、小型・軽量で低コストであり携帯（mobile）若しくは着用(weａrａｂle)に適した、広範な波長領域の紫外線の長時間照射に対しても主特性が安定している紫外光用固体受光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点は、
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；
前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、少なくとも１ｎｍ以内の層領域（２）に少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３の最大濃度位置（２）を有する；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス（Ｄ１）にある。【００１５】
本発明の第２の観点は、
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；
前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、少なくとも１ｎｍ以内の層領域（２）に最大濃度位置（２）を有し、該最大濃度位置（２）における前記不純物（２）の濃度が遠紫外光の照射によって発生する固定電荷によって生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度である；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス（Ｄ２）にある。【００１６】
本発明の第３の観点は、
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
(ａ)第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
(e)該位置（３）は、少なくとも前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
(f)該最大濃度（３）は、少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３以上であり；
(Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス（Ｄ３）にある。【００１７】
本発明の第４の観点は、
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
(ａ)第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
(e)該位置（３）は、少なくとも前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
(f)該最大濃度（３）は、遠紫外光の照射によって発生する固定電荷により生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度である；:
(Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス（Ｄ４）にある。【００１８】
本発明の第５の観点は、
（１） 前記紫外光用固体受光デバイス（Ｄ３）を用意し、
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法（Ｐ１）にある。【００１９】
本発明の第６の観点は、
（１）前記紫外光用固体受光デバイス（Ｄ４）を用意し：
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法（Ｐ２）にある。【００２０】
本発明の上記以外の観点の一つは、前述の紫外光用固体受光デバイスＤ１〜Ｄ４のいずれかを備えた電子機器にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡単な構造で人体に有害な遠紫外光や真空紫外光の照射量を精度よく適正に測定できる。また、本発明によれば、小型・軽量で低コストであり、様々な機器に装着することができ、携帯（mobile）若しくは着用(wearable)にも適した紫外光用固体受光デバイスを提供することが出来る。更には、周辺回路とセンサとを一体的に半導体基体に作り込むことも容易に出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明に係る紫外光用固体受光デバイス主要部の構成の好適例の一つを説明するための模式的に示した説明図である。
【図１Ｂ】図１Ａのデバイスの半導体不純物濃度のプロフャイルを示すグラフである。
【図２Ａ】本発明に係る紫外光用固体受光デバイスの構成の他の好適例を説明するための模式的説明図である。
【図２Ｂ】フォトダイオード（ＰＤ１）及びフォトダイオード（ＰＤ２）に係る半導体不純物濃度のプロフャイルを示すグラフである。
【図３】本発明の紫外光用固体受光デバイスの基本構造を説明するために模式的に示した模式的に示した説明図である。
【図４】紫外光用固体受光デバイス主要部の光入射面の配置の一例を模式的に示した上面図である。
【図５】８対のフォトダイオード（ＰＤ１）及びフォトダイオード（ＰＤ２）とを市松模様に配した紫外光用固体受光デバイス主要部の光入射面の配置の一例を模式的に示した上面図である。
【図６】フォトダイオード（ＰＤ１）、及びフォトダイオード（ＰＤ２）に入射する光の透過率を示すグラフである。
【図７】フォトダイオード（ＰＤ１）、フォトダイオード（ＰＤ２）、及びこれらのフォトダイオードが作り込まれた本発明に係る受光デバイスの相対受光感度を示すグラフである。
【図８】地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを示すグラフである。
【図９】図８を考慮した本発明に係る受光デバイスの相対分光出力を示すグラフである。
【図１０】本発明の紫外光用固体受光デバイスの構造の別な例を説明するために模式的に示した模式的に示した説明図である。
【図１１】紫外光用固体受光デバイス主要部の第１〜３の各フォトダイオード（ＰＤ）を所定のパターンに配した紫外光用固体受光デバイス主要部の光入射面の配置の一例を模式的に示した上面図である。
【図１２】第１のフォトダイオード（ＰＤ１）、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）に入射する光の透過特性を示すグラフである。
【図１３】図８に示される地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを考慮した第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）と、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）との差分の出力の相対受光感度を示すグラフである。
【図１４】図８に示される地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを考慮した第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）と、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）との差分の出力の相対受光感度を示すグラフである。
【図１５Ａ】本発明を携帯形端末装置に適用した場合の一実施形態を示す概略外観図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示した携帯端末装置の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明に係る紫外光用固体受光デバイスの構成の好適例の一つを説明するための模式的説明図の一例である。
図１に示される紫外光用固体受光デバイスの主要部１００は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体１０１内に、フォトダイオード（ＰＤ）１００ａを有している。
フォトダイオード（ＰＤ）１００ａは、層領域１０２ａ、１１０ａ、１１１ａで構成されている。
層領域１０２ａは、第一の導電型の半導体層領域１０３ａ、該半導体層領域１０３ａの上部に埋設されている、半導体層領域１０４ａとで構成されている。
半導体層領域１０３ａと半導体層領域１０４ａは、図示してある様にその上部表面が揃えられている。
半導体層領域１０４ａは、前記第一の導電型とは極性の異なる第二の導電型とされている。即ち、例えば、前記第一の導電型がＰ型であれば、前記第二の導電型はＮ型である。
半導体層領域１０３ａと半導体層領域１０４ａとで半導体接合１０５ａ（１）を形成している。
半導体層領域１０４ａの上には、半導体層領域１０３ａと極性が同じである半導体層領域１０９ａが設けてある。
半導体層領域１０３ａと半導体層領域１０９ａとで半導体接合１０５ａ（２）を形成している。
半導体層領域１０３ａと半導体層領域１０９ａは、第一の半導体不純物（１）が含有されることで第一の導電型とされる。尚、「半導体不純物」を、以後、「不純物原子」と記すこともある。
【００２４】
次に、図１Ａに加え図１Ｂも参照しながら説明する。
半導体層領域１０３ａ中の半導体不純物（１）は、半導体層領域１０３ａの層厚方向に分布した状態で半導体層領域１０３ａ中に含有されている。
半導体不純物（１）の半導体層領域１０３ａの層厚方向の分布には、半導体接合１０５ａ（１）の下方位置に、半導体不純物（１）の最大含有濃度位置（Ｄ１）１０６ａが設けてある。尚、「最大含有濃度位置」を以後、「最大濃度位置」と記すこともある。
半導体層領域１０９ａも半導体層領域１０３ａと同様に、半導体不純物（１）が層厚方向に分布した状態で半導体層領域１０９ａ中に含有されており、半導体不純物（１）の最大含有濃度位置１０８ａが設けられている。
【００２５】
半導体層領域１０９ａは、その上方部に、最大濃度位置１０８ａを含み、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収がないかまたは実効的にないと見做される厚みｄ１(半導体基体の表面１０７の位置から深さ方向で位置Ａ１までの厚み)の層領域１１１ａを有する。
【００２６】
本発明においては、位置Ａ１は、最大濃度位置１０８ａと同じ位置であっても設計上支障はない。しかしながら、位置Ａ１は、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収がないかまたは実効的にないと見做し得る厚みｄ１が確保されるのであれば、製造許容として最大濃度位置１０８ａの下方に位置することが好ましい。
【００２７】
位置Ａ１と位置Ｂ１の間の層領域１１０ａについては、最大濃度位置１０８ａを適正な位置に設けることが出来ることを条件に、その層厚は適宜所望の設計に従って決めることが出来る。
本願の発明者達は、その主要部１００を上述した構成の紫外光用固体受光デバイスを作成し、半導体層領域１０３ａ、１０４ａ,１０９ａに含有する半導体不純物の含有量、含有分布を多種多様に変化させながら鋭意研究・検討を重ねることで遠紫外光や真空紫外光の長時間連続照射によっても感度、暗電流の劣化が生じない或いは実質的には生じない紫外光用固体受光デバイスを見出すことが出来た。
本願の発明者達の研究・検討の結果によれば、最大濃度位置１０８ａにおける不純物原子の濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上であれば、感度劣化、暗電流増加が起こらない或いは実質的に起こらないことが確かめられている。
この濃度であれば、遠紫外光や真空紫外光の照射によって発生する固定電荷によって生じる電気力線の全て若しくは実質的に全てを終端させることができ、その結果、遠紫外光や真空紫外光の長時間連続照射によっても感度、暗電流の劣化が生じない或いは実質的には生じない紫外光用固体受光デバイスが得られることが判明した。
本願の発明者達の研究・検討の結果によれば、上記の最大濃度位置１０８を、半導体基体１０１の表面１０７から深さ数ｎｍ以内の範囲に設けることで、上記の特性をより強固にすることが出来ることも判明している。
本発明は、これらの点に基づくものである。
半導体接合１０８ａの位置は、紫外光の感度を高くするために、例えば５０ｎｍ〜８０ｎｍ程度の位置に形成することが望ましい。
しかし、半導体接合１０８ａの電界強度を出来るだけ小さくして半導体接合で発生する暗電流を小さくするためには、半導体接合１０５ａ（２）付近の半導体層領域１０９ａの半導体不純物の濃度を低くすることが望ましい。
製造の困難さを避けるためには、半導体接合１０５ａ（２）付近の半導体層領域１０９ａの半導体不純物の濃度は、１ｘ１０１７ ｃｍ−３以下、１ｘ１０１５ ｃｍ−３以上、とすることが好ましい。好ましくは、１ｘ１０１６ｃｍ−３程度にするのが望ましい。
上記の様に構成した本発明の受光デバイスと従来の受光デバイスについて、
光波長２０４ｎｍにおける光強度が１２０μＷ/ｃｍ２である重水素ランプを光源として、１５００分連続照射した場合、以下のことが確認されている。
即ち、本発明の受光デバイスでは、光感度低下も暗電流特性の低下も生じない。これに対して、特許文献１に記載の受光デバイスでは、紫外光帯域（波長：２００〜３８０ｎｍ）の光感度が５０％以上劣化し、暗電流は初期値に対して１０倍以上増加する。
本発明の場合は、照射時間を１２０００分に延ばしても、光感度の劣化も暗電流の増加も数%以内であり、実用的に問題ないことが確認されている。
本発明の紫外光用固体受光デバイスは、遠紫外光や真空紫外光の照射を受けない製品として製造されたものであっても、不可抗力で遠紫外光や真空紫外光の照射を受けても感度や暗電流の特性劣化を起こさないので、用途的には、遠紫外光や真空紫外光の照射光量を計測する製品に限定されるものではない。
【００２８】
以下では、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光量測定用の紫外光用固体受光デバイスの一例について説明する。
図２Ａは、本発明に係る紫外光用固体受光デバイスの構成の好適例のもう一つを説明するための模式的説明図である。
図２Ａにおいては、図１Ａの場合と同様のものを示す場合は、図１Ａと同様の符番を使用している。
【００２９】
図２Ａに示される紫外光用固体受光デバイスの主要部２００は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体１０１内に、第一のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａと、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂとを有している。
第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａ上には、第１の層（Ａ１）１１２ａが設けられており、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂ上には、第２の層（Ａ２）１１２ｂが設けられている。
図２Ａに示す第一のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂは、図１Ａに示すフォトダイオード（ＰＤ）１００ａと同様の構成・構造・半導体不純物の濃度プロファイルを備えている。
層構成的には、フォトダイオード（ＰＤ１）２００ａは、層領域１０２ａ、１１０ａ、１１１ａで構成されている。フォトダイオード（ＰＤ１）２００ｂは、層領域１０２ｂ、１１０ｂ、１１１ｂで構成されている。
図２Ａに示される紫外光用固体受光デバイスの半導体不純物の濃度プロファイルは、図２Ｂに示される。
図２Ｂにおいては、２つのフォトダイオードについての説明である以外は、図１Ａの説明と基本的には同じである。
【００３０】
第１の層（Ａ１）１１２ａは、第１の波長領域の光（Ｌ１）を選択的に透過する機能と、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面（Ｒ１）を空間的に覆うことによって、受光面（Ｒ１）に第１の波長領域の光（Ｌ１）を選択的に入射させる機能と、を有する。
【００３１】
第２の層（Ａ２）１１２ｂは、第１の波長領域の光（Ｌ１）とは異なる第２の波長領域の光（Ｌ２）を選択的に透過する機能と、フォトダイオード（ＰＤ２）の受光面（Ｒ２）を空間的に覆うことによって、受光面（Ｒ２）に第２の波長領域の光（Ｌ２）を選択的に入射させる機能と、を有する。
【００３２】
図２Ａに示す紫外光用固体受光デバイスにおいては、第１の波長領域と第２の波長領域の何れか一方は、ＵＶ−Ａ，及びＵＶ−Ｂの波長領域のいずれか一方または両者を含まず、他方は、一方が含まないＵＶ−Ａ，及びＵＶ−Ｂの波長領域、または双方を含むものとして定義される。ここで、「含む」「含まない」は、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの波長領域の端部の僅かな波長領域であれば、含んでも含まなくても差し支えないことを意味する。
第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂは、例えば、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、及び炭素（Ｃ）から成る群から選択される少なくとも一種の元素と、シリコン（Ｓｉ）を含む材料（以後、「Ｓｉ（Ｎ，Ｏ、Ｃ）」と記す場合がある）で構成される。
【００３３】
第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂを、「Ｓｉ（Ｎ，Ｏ、Ｃ）」を含む材料で構成する場合は、以下のようにするのが望ましい。  
即ち、第１の層（Ａ１）１１２ａには、第１の波長領域の光（Ｌ１）を選択的に透過する機能を効果的に発揮させるために所定量（Ｖ１）の水素（Ｈ）が更に含有される。第２の層（Ａ２）１１２ｂには、第２の波長領域の光（Ｌ２）を選択的に透過する機能を十分発揮できるのであれば、水素（Ｈ）は含有されていなくとも良いし、含有されていても良い。第２の層（Ａ２）１１２ｂに水素（Ｈ）が含有されている場合は、その含有量は一般的に所定量（Ｖ１）以下とされる。
【００３４】
第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂが含有する水素（Ｈ）の量は、第１の層（Ａ１）と第２の層（Ａ２）とを構成するその他の元素の種類と、その組成比に応じて各層においてそれぞれ最適な値が選択される。本発明においては、第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂが含有する水素（Ｈ）以外の元素の種類とその組成比の少なくとも一方は、同じであっても良いし、異なっていても良い。しかしながら、製造上の便宜と製造コストのパーフォーマンスの点から、第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂとが含有する元素は、それぞれ元素の種類は同じでその組成比を異ならせることが好ましい。第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂが含有する水素（Ｈ）は、各層における波長選択性を設計通り的確に実現するための役目を担うものと推測される域を出ないが、その効果は実験的に確認されている。特に、第１の層（Ａ１）１１２ａと、第２の層（Ａ２）１１２ｂが、酸素（Ｏ）又は／及び窒素（Ｎ）を含む場合に、層中への水素（Ｈ）含有の効果は端的である。
【００３５】
第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂは、実効上立体的に重ならない様に半導体基体１０１内に配されている。
【００３６】
ここで、「実効上立体的に重ならない様に」とは、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａの入射面（受光面と）と、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂの入射面（受光面）とが垂直な方向に於いて重ならないか実質的に重ならないことを云う。換言すれば、光照射時の各フォトダイオードからの出力のそれぞれが差動回路に入力され、差動回路から差動信号として出力される信号が目的の紫外光だけによるものであると見做し得る許容範囲内にあることを云う。
【００３７】
具体的に説明すると、図２Ａ、図２Ｂに示される紫外光用固体受光デバイス主要部２００においては、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａは、受光デバイス主要部２００の構成の一部として第１の層（Ａ１）１１２ａを設けることによって、その出力信号へのＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂなどの紫外光に基づくファクターの値の寄与を零（「０」）若しくは限りなく「０」とする。  即ち、太陽光の照射を受ける際の第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａの出力信号は、ＵＶ−Ａより長い波長の光に基づくものとされる。
【００３８】
他方、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂは、受光デバイス主要部２００の構成の一部として第２の層（Ａ２）１１２ｂを設けることによって、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂなどの紫外光の他、可視光領域とそれより長い波長の領域の光をもその出力信号に寄与させる。
【００３９】
この様に、図２Ａの紫外光用固体受光デバイス主要部２００においては、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂとの光入射側にそれぞれ第１の層（Ａ１）１１２ａ、第２の層（Ａ２）１１２ｂを設ける構成とする。このような構成の紫外光用固体受光デバイスは、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａの出力信号と、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂの出力信号との差分を取ることにより、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂなどの紫外光による出力信号を適正かつ効率的に取り出すことが出来る。
【００４０】
第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａは、第１の導電型（１）の半導体層領域（１−１）１０３ａと、半導体層領域（１−１）１０３ａの上に設けた第１の導電型（１）とは異なる極性の第２の導電型（２）の半導体層領域（１−２）１０４ａとで形成された半導体接合１０５ａ（１）を有する。
【００４１】
第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂは、第１の導電型（１）の半導体層領域（２−１）１０３ｂ上に設けた第１の導電型（１）と異なる極性の第２の導電型（２）の半導体層領域（２−２）１０４ｂとで形成された半導体接合１０５ｂ（１）を有する。
【００４２】
本発明におけるフォトダイオードは、この様に極性の異なる２つの半導体層領域を直接接触するようにして形成した半導体接合を有する。極性の異なる２つの半導体接合のある層領域においては、十分な光電流が発生する空乏層の広がりが形成される。ここで、半導体接合は1つに限定されるものではなく、複数の半導体接合の層領域を有していても良い。
【００４３】
半導体層領域（１−１）１０３ａには、第１の導電型（１）を与える半導体不純物（１）が含有されている。半導体不純物（１）の濃度は、半導体層領域（１−１）１０３ａの層厚方向に分布している。半導体不純物（１）の濃度の分布に関しては、層厚方向において、最大濃度位置（１−１）１０６ａが設けてある。
【００４４】
半導体層領域（２−１）１０３ｂには、第２の導電型（２）を与える半導体不純物（２）が含有されている。半導体不純物（２）の濃度は、半導体層領域（２−１）１０３ｂの層厚方向に分布している。半導体不純物（２）の濃度の分布に関しては、層厚方向において、最大濃度位置（２−１）１０６ｂが設けてある。
【００４５】
図２Ａにおいては、最大濃度位置（１−１）１０６ａと最大濃度位置（２−１）１０６ｂとは半導体基体１０１の表面１０７の位置からの深さ方向（Ｄ）において同じか若しくは実質的に同じであることが好ましい。最大濃度位置を合わせることでフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａとフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂとの感度特性を同等もしくは略同等に揃えることが出来る。最大濃度位置（１−１）１０６ａと最大濃度位置（２−１）１０６ｂとを意図的に違う位置になるように設計することも、フォトダイオード（ＰＤ１）２００ａとフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂとの設計の自由度が得られという点で好ましい。しかしながら、より好ましいのは、最大濃度位置（１−１）１０６ａと最大濃度位置（２−１）１０６ｂとが同等もしくは略同等位置であり、且つ最大濃度位置（１−１）１０６ａにおける不純物の濃度（１）と最大濃度位置（２−１）１０６ｂにおける不純物の濃度（２）とが同等か若しくは略同等である場合である。ここに「実質的に同じ」とは、最大濃度位置（１−１）１０６ａと最大濃度位置（２−１）１０３ｂとが半導体基体１０１の表面１０７からの深さ方向（Ｄ）において同じ場合に得られる効果と実質的に同じ効果が得られることを云う。
【００４６】
半導体層領域（１−２）１０４ａ上には、導電型（１）の半導体層領域（１−３）１０９ａが設けられ、半導体層領域（１−３）１０９ａでは、半導体不純物の濃度が層厚方向に分布し且つ半導体不純物の濃度分布における最大濃度位置（１−２）１０８ａが設けられている。
【００４７】
半導体層領域（２−２）１０４ｂ上には、導電型（１）の半導体層領域（２−３）１０９ｂが設けられ、半導体層領域（２−３）１０９ｂでは、半導体不純物の濃度が層厚方向に分布し且つ半導体不純物の濃度分布における最大濃度位置（２−２）１０８ｂが設けられている。
【００４８】
最大濃度位置（１−２）１０８ａと最大濃度位置（２−２）１０８ｂは半導体基体１０１の表面１０７の位置からの深さ方向（Ｄ）において、同一または実質的に同じ位置とするのが好ましい。ここに於ける「実質的に同じ」とは、製造精度の誤差範囲内であることも含めた技術上の意味の範囲であることを云う。
【００４９】
図２Ａに示す受光デバイス主要部２００においては、最大濃度位置（１−２）１０８ａは、最大濃度位置（２−２）１０８ｂと同じ深さ位置にある。
【００５０】
半導体層領域（１−３）１０９ａは、その上方部に、最大濃度位置（１−２）１０８ａを含み、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収がないかまたは実効的にないと見做される厚みｄ１(半導体基体の表面１０７の位置から深さ方向で位置Ａ１までの厚み)の層領域１１１ａを有する。
【００５１】
図２Ａにおいては、位置Ａ１は、最大濃度位置（１−２）１０８ａと同じ位置であっても設計上支障はない。しかしながら、位置Ａ１は、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収がないかまたは実効的にないと見做し得る厚みｄ１が確保されるのであれば、製造許容として最大濃度位置（１−２）１０８ａの下方に位置することが好ましい。
【００５２】
位置Ａ１と位置Ｂ１の間の層領域（Ｂ１）１１０ａについては、最大濃度位置（１―２）１０８ａを適正な位置に設けることが出来ることを条件に、その層厚は適宜所望の設計に従って決めることが出来る。
【００５３】
半導体層領域（２−３）１０９ｂは、その上部に、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収がないかまたは実効的にないと見做される厚みｄ２(半導体基体１０１の表面１０７の位置から深さ方向で位置Ａ２までの厚み)の層領域（Ａ２）１１１ｂ内に最大濃度位置（２−２）１０８ｂを有する。
【００５４】
厚みｄ２を、最大濃度位置（２−２）１０８ｂを設けることが出来る範囲において可能な限り薄くすることで、厚みｄ２の層領域（Ａ２）１１１ｂ内においてのＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の吸収を実質的になくすことが出来る。即ち、層領域（Ａ２）１１１ｂ内におけるＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの照射影響がないか無視し得る程度に抑えることが出来る。
【００５５】
位置Ａ１と位置Ｂ１の間の層領域１１０ｂについては、最大濃度位置（２―２）１０８ｂを適正な位置に設けることが出来ることを条件に、その層厚は適宜所望の設計に従って決めることが出来る。本発明の好適な実施態様においては、位置Ａ１と位置Ａ２が、位置Ｂ１と位置Ｂ２が、それぞれ同じ位置か若しくは実質的に同じ位置であることが望ましい。
【００５６】
層領域１１０ａの層厚と層領域１１０ｂの層厚は、上記した条件を満たすように設計上の所望に従って適宜決めることが望ましい。具体的には、層領域１１０ａの層厚と層領域１１０ｂの層厚は、６ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５７】
半導体基体の表面１０７の上には、中間層１１３を介して第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂとが並列に配設されている。
半導体基体の表面１０７上に、第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂを直接設けると、多くの場合、その界面（表面１０７と「第１の層（Ａ１）１１２ａ及び第２の層（Ａ２）１１２ｂ」の接触面）に界面準位が多く形成されてしまうため暗電流発生の原因になる。また、界面における光電荷の再結合の原因にもなるため光感度の低下を招く。これらのことを避けるために、半導体基体の表面１０７上に中間層１１３を設けて、その上に層（Ａ１）１１２ａと層（Ａ２）１１２ｂを設ける。中間層１１３は、少なくともＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光に対して十分な透過性を有する材料で構成される。その様な材料としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコンが使用される。望ましくは、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒素（Ｎ）含有二酸化シリコン（「ＳｉＯ２（Ｎ）」）で中間層１１３を構成する。
【００５８】
第１の層（Ａ１）１１２ａは、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａの受光面（入射面）を空間的に完全に覆い、第１の層（Ａ１）を透過する光のみが第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａの受光面位入射するように設けられる。同様に、第２の層（Ａ２）１１２ｂは、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂの受光面（入射面）を空間的に完全に覆い、第２の層（Ａ２）を透過する光のみが第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂの受光面位入射するように設けられる。第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂとは、それぞれ、光を選択的に透過させる機能を有する。本発明においては、第１の層（Ａ１）１１２ａは、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光を吸収することによって、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａへのＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の入射を遮断若しくは実質的に遮断する機能を有する。他方、第２の層（Ａ２）１１２ａは、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光を十分透過することによって、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂへのＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の入射を阻害しない若しくは実質的に阻害しない機能を有する。第１の層（Ａ１）１１２ａと第２の層（Ａ２）１１２ｂは、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）２００ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂとの線対称軸の左右に接触した状態にそれぞれを設けて良いし、図２Ａに示すように、層領域１１４ａ、１１４ｂ、及び１１４cを設けて区画して設けても良い。層領域１１４ａ、１１４ｂ、及び１１４cは、中間層１１３と同様のプロセスで形成できるように中間層１１３と同じ材料で構成することが好ましい。
【００５９】
図２Ａにおいては、最大濃度位置（２−２）１０８ｂは、層領域（Ａ２）１１１ｂ内部に設けた例が示されているが、最大濃度位置（２−２）１０８ｂは、表面１０７と同等の位置であっても良い。本発明においては、位置Ａ２と位置Ｂ２の間の層領域（Ｂ２）１１０ｂは、必ずしも設けられるものではなく、受光デバイスの特性・性能によっては設計上省略することも出来る。
【００６０】
半導体層領域（２−３）１０９ｂを以上の様な構成とすることによって、太陽光の照射を受けた際のフォトダイオード（ＰＤ２）１０２ｂの出力へのＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光の照射の影響を効果的にすることが出来る。
【００６１】
フォトダイオード（ＰＤ１）２００ａとフォトダイオード（ＰＤ２）２００ｂについては、位置Ｃ１と位置Ｃ２，位置Ｄ１と位置Ｄ２，位置Ｅ１と位置Ｅ２が、望ましくは、それぞれ等しいか実質的に等しい位置にあるのが好ましい。
【００６２】
各位置をこのような位置関係にすることにより、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの光量や強度をより適正に測定することが出来る。
【００６３】
本発明においては、受光デバイス主要部１００、２００の光入射側の最表面に、機械的保護の目的で、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣＮなどの絶縁材料でパッシベーション膜（又は保護膜）を所定厚設けても良い。
【００６４】
本発明の場合、受光デバイス主要部１００、２００を前述の様に構成するので、膜厚による干渉の影響を考慮することなくパッシベーション膜の膜厚を任意に選択することが出来る。
【００６５】
尚、半導体不純物濃度値（Ａ）は、第１の導電型（１）と第２の導電型（２）用の半導体不純物が混在している層領域においては、第１の導電型（１）の半導体不純物濃度値と第２の導電型（２）半導体不純物濃度値との差の絶対値で示す。以降、この点は、同様なプロフャイルの説明においても同じである。
【００６６】
図３には、本発明の紫外光用固体受光デバイスの基本構造が模式的に示される。
【００６７】
図３を参照すると、紫外光用固体受光デバイス４００は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体４０１中に形成されたフォトダイオード（１）４０２ａと、フォトダイオード（２）４０２ｂと、差動回路４０３とを備えている。
【００６８】
図３においては、フォトダイオード（１）４０２ａの出力に基づく信号（１）は、ライン４０４ａを介して差動回路４０３のマイナス端子に入力される。フォトダイオード（２）４０２ｂの出力に基づく信号（２）は、ライン４０４ｂを介して差動回路４０３のプラス端子に入力される。
【００６９】
信号（１）、信号（２）が差動回路４０３に入力されると、出力端子４０５から差動信号（３）が出力される。
【００７０】
差動回路４０３は、差動機能があれば、アンプ機能を備えていても備えてなくてもよいが、アンプ機能を備えていることが好ましい。また、差動回路４０３は、半導体基体４０１にフォトダイオードとともに一体化形成しても良い。更には、差動回路４０３は、別の半導体基体に形成しフォトダイオードの形成された半導体基体４０１と共に第３の基体に搭載されても良い。
【００７１】
図４には、図２Ａと同様の構造を有する本発明の紫外光用固体受光デバイス主要部５００の光入射面の配置の一例が模式的上面図として示されている。
【００７２】
図４の例では、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）５０１ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）５０１ｂをそれぞれ一個ずつ平面的に併設したone-pairフォトダイオードタイプの最も単純な構成が示されている。各フォトダイオードの受光面は、長方形の形状をしている。
【００７３】
図５は、８個の第１のフォトダイオード（ＰＤ１）６０１ａと、８個の第２のフォトダイオード（ＰＤ２）６０１ｂとの光入射面を市松模様に配設した例が示されている。この様に本発明でいう第１のフォトダイオード（ＰＤ１）６０１ａと第２のフォトダイオード（ＰＤ２）６０１ｂのそれぞれを複数且つ同数配設することでフォトダイオードの製造上の個体差を小さくすることが出来る。
【００７４】
「紫外光用固体受光デバイス主要部の製造の実施態様」
次に、ｐ＋ｎｐ型素子構造を有する受光デバイス主要部の好適な製造例の一つを説明する。また、本発明の素子構造は、ｐ＋ｎｐ型素子に限定されず、素子構造の極性が逆極性であっても本発明の範疇に入ることは、当該技術分野においては当然のことである。
【００７５】
本発明の受光デバイスは、通常の半導体製造技術で形成する事が出来る。従って、以下の工程での説明では当該分野の技術者のとって自明のことは省略し要点を簡略に記載することにする。
【００７６】
（Ｓｔｅｐ1）：Ｓｉウェハ（半導体基体）を準備する。ここではｐ型の不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３のｐ型Ｓｉウェハを用意する。ただし、ｎ型の不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３のｎ型Ｓｉウェハを用いてもよいことは断るまでもない。
【００７７】
（Ｓｔｅｐ２）：半導体基体(ｐ型Ｓｉウェハ)表面に７ｎｍのＳｉＯ２膜を形成する。ここでは７５０℃の水分酸化を行う。
【００７８】
（Ｓｔｅｐ３）：半導体層領域（１−１）および（２−１）となるｐ型ウェルを形成するためのイオン注入を同一のプロセス条件で行う。最大濃度位置（１−１）および（１−２）が５００ｎｍとなるように、ｐ型ウェル形成のためのイオン注入条件は、イオン種をＢ＋をとし、注入エネルギーを１５０ｋｅＶ,ドーズを１．０×１０１３ｃｍ−２とする。
【００７９】
（Ｓｔｅｐ４）：（Ｓｔｅｐ３）で注入した不純物原子を活性化するために、熱処理を行う。ここでは、窒素雰囲気において９００℃の熱処理を３０分間行う。
【００８０】
（Ｓｔｅｐ５）：半導体層領域（１−２）および（２−２）を形成するためのイオン注入を同一のプロセス条件で行う。半導体接合位置が３００ｎｍ程度となるように、イオン注入条件は、イオン種をＰ＋をとし、注入エネルギーを１２０ｋｅＶ, ドーズ量１．５×１０１３ｃｍ−２とする。
【００８１】
（Ｓｔｅｐ６）： 第１のフォトダイオード（１）の半導体層領域（１−３）および第２のフォトダイオード（２）の半導体層領域（２−３）を形成するためのイオン注入を同一のプロセス条件で行う。ここでは、最大濃度位置（１−２）および（２−２）が１ｎｍとなるとともに、不純物濃度がＳi半導体基体の表面から約５ｎｍまでの範囲において、１×１０１９ｃｍ−３以上となるように、イオン種をＢＦ２＋をとし、注入エネルギーを９ｋｅＶ,ドーズ量を１．０×１０１４ｃｍ−２とする。
【００８２】
（Ｓｔｅｐ７）： 半導体層領域（１−２）および（２−２）から光電荷を引き抜くために、半導体層領域（１−２）および半導体層領域（２−２）のそれぞれ一部の領域に高濃度n型不純物層を形成するためのイオン注入を行う。
イオン種をＡｓ＋をとし、注入エネルギーを４０ｋｅＶ, ドーズ量を５×１０１５ｃｍ−２とする。
【００８３】
（Ｓｔｅｐ８）：半導体層領域（１−１）および（２−１）から光電荷を引き抜くために、半導体層領域（１−１）および 半導体層領域（２−１）のそれぞれ一部の領域に高濃度ｐ型不純物層を形成するためのイオン注入を行う。イオン種をＢＦ２＋をとし、注入エネルギー４０ｋｅＶ, ドーズ量５×１０１５ｃｍ−２とする。
【００８４】
（Ｓｔｅｐ９）：注入した不純物原子を活性化するために、熱処理を行う。ここでは、窒素雰囲気において１０００℃の熱処理を５秒間行う。
【００８５】
（Ｓｔｅｐ１０）： 配線層間絶縁膜を形成する。ここでは、化学気相成長法を用いて１３００ｎｍの膜厚のＳｉＯ２膜を形成する。
【００８６】
（Ｓｔｅｐ１１）： 第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）を形成する。そのために、プラズマ化学気相成長法を用いてＳｉＮ膜を膜厚４００ｎｍに成膜する。ここでは、マイクロ波励起プラズマを用いた成膜について説明する。成膜中の圧力を１２．７ｍＴｏｒｒとし、プラズマ励起用のマイクロ波パワーは２０００Ｗとし、ステージ温度は４００℃とする。成膜用のプロセスガスはＡｒ、Ｎ２、ＳｉＨ４、Ｈ２を用いており、ガス流量はＳｉＮ膜に含まれるＨ量を多くするためにそれぞれ２０ｓｃｃｍ、７５ｓｃｃｍ、３．０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとする。
【００８７】
（Ｓｔｅｐ１２）：第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う第２の波長領域の光を選択的に透過する第２の層（Ａ２）を形成する。そのために、化学気相成長法を用いてＳｉＮ膜を膜厚４００ｎｍに成膜する。ここでは、マイクロ波励起プラズマを用いた成膜について説明する。成膜中の圧力を１２．７ｍＴｏｒｒとし、プラズマ励起用のマイクロ波パワーは２０００Ｗとし、ステージ温度は４００℃とする。成膜用のプロセスガスはＡｒ、Ｎ２、ＳｉＨ４、Ｈ２を用いており、ガス流量はＳｉＮ膜に含まれるＨ量を第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）に含まれる量と比べて少なくするために、それぞれ２０ｓｃｃｍ、７５ｓｃｃｍ、０．５ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍとする。ここで、第１の層（Ａ１）と第２の層（Ａ２）の成膜では、光の吸収端波長を第１の層（Ａ１）では３８０ｎｍ程度にし、第２の層（Ａ２）では２００ｎｍ程度とするために成膜用のプロセスガスの構成元素の比率を変化させている。ただし屈折率と膜厚は等しいため、光の干渉に起因する入射光の透過特性の波長依存性は等しい。このことにより、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の出力に基づく信号（１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）との差分を得た際の誤差が小さくなる。
【００８８】
（Ｓｔｅｐ１３）： 高濃度ｎ型不純物層および高濃度p型不純物層と配線とを接続するために、コンタクトホールを開口する。ここでは、ドライエッチングによって配線層間絶縁膜をエッチングする。
【００８９】
（Ｓｔｅｐ１４）： Ａ１配線を形成するために、スパッタ法を用いて膜厚７００ｎｍのＡ１膜を成膜する。
【００９０】
（Ｓｔｅｐ１５）： Ａ１配線を形成するために、ドライエッチングによってＡ１の一部の領域をエッチングしパターニングする。
【００９１】
（Ｓｔｅｐ１６）： 水素シンタリングを行うために、水素を１０％含む窒素雰囲気で４００℃での熱処理を行う。
【００９２】
上記の様にして作成した本発明の紫外光用固体受光デバイスの一例は、３８０ｎｍ以上の波長の光の相対光感度の累積を、全体波長光の累積に対して数％以内に抑えるとともに、有害な紫外光を精度よく測定出来ることが判明した。結果を図６乃至１０で説明する。
【００９３】
図６は、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）に入射する光の透過特性を示すグラフである。
Ｇ１は第一のフォトダイオードに入射する光の透過率を、Ｇ２は第二のフォトダイオードに入射する光の透過率を示す。
【００９４】
図７は、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）及びこれらのフォトダイオードが作り込まれた本発明に係る受光デバイスの相対受光感度を示すグラフである。
Ｇ１は第一のフォトダイオード、Ｇ２は第二のフォトダイオード、Ｇ３は紫外光用固体受光デバイスのグラフを示す。
【００９５】
図８は、地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを示すグラフである。
【００９６】
図９は、図８を考慮した本発明に係る受光デバイスの相対分光出力を示すグラフである。
【００９７】
図９からも明らかな様に、出力の全光波長分の積分値に対する光波長２８０―３８０nmの出力の割合は、９６％である。以上の実施態様例では、フォトダイオード（ＰＤ）が２つの例で説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、有害な紫外光領域を３つ以上に区分してフォトダイオード（ＰＤ）を区分した数だけ使用することで、より精度よく紫外光の光量と強さを測定することが出来る。
【００９８】
次に、フォトダイオード（ＰＤ）を３つ使用する実施態様例の一つを説明する。図１０は受光デバイスの主要部１０００を示している。
【００９９】
受光デバイスの主要部１０００は、半導体基体１００１内に、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）１００２ａ、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）１００２ｂ、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）１００２cの３つのフォトダイオード（ＰＤ）を備えている。また、受光デバイスの主要部１０００は、３つの差動回路１００３ａ、１００３ｂ、及び１００３cを備えている。
【０１００】
差動回路１００３ａ、１００３ｂ、及び１００３cは、差動機能があれば、アンプ機能を備えていても備えてなくても良いが、アンプ機能を備えていることが好ましい。また、差動回路１００３ａ、１００３ｂ、及び１００３cは、半導体基体１００１にフォトダイオード（ＰＤ）とともに一体化形成しても良い。更には、別の半導体基体に形成し、フォトダイオード（ＰＤ）の形成された半導体基体１００１と共に第３の基体に搭載されても良い。
【０１０１】
以下、図１０に示す受光デバイスで、「（ＵＶ−Ａ）+（ＵＶ−Ｂ）」の情報、「（ＵＶ−Ａ）」の情報、「（ＵＶ−Ｂ）」の情報を得る例を説明する。
【０１０２】
図１０においては、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）１００２ａの出力に基づく信号（１）は、ライン１００４ａを介して差動回路１００３ｃのマイナス端子、及び差動回路１００３ｂのマイナス端子に入力される。、フォトダイオード（ＰＤ２）１００２ｂの出力に基づく信号（２）は、ライン１００４ｂを介して差動回路１００３ａのプラス端子、及び１００３cのプラス端子に入力される。フォトダイオード（ＰＤ３）１００２c出力に基づく信号（３）は、ライン１００４cを介して差動回路１００３ｂのプラス端子、及び差動回路１００３cのマイナス端子に入力される。
【０１０３】
信号（１）、信号（２）が差動回路１００３ｃに入力されると、出力端子１００５ｃから差動信号（１）が出力される。この差動信号（１）には、「（ＵＶ−Ａ）+（ＵＶ−Ｂ）」の情報が含まれている。信号（１）、信号（３）が差動回路１００３ｂに入力されると、出力端子１００５ｂから差動信号（２）が出力される。この差動信号（２）には、「（ＵＶ−Ａ）」の情報が含まれている。信号（２）、信号（３）が差動回路１００３ａに入力されると、出力端子１００５ａから差動信号（３）が出力される。この差動信号（３）には、「（ＵＶ−Ｂ）」の情報が含まれている。
【０１０４】
図１１は、図１０の場合と同様に３つのフォトダイオード（ＰＤ）構造を有する紫外光用固体受光デバイス主要部を一単位として、１２対配置した構造の紫外光用固体受光デバイス主要部１１００の光入射面の配置の一例の上面図を模式的に示している。
【０１０５】
第１のフォトダイオード（ＰＤ１）１１０１ａ、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）１１０１ｂ、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）１１０１cのそれぞれは、同種のフォトダイオード（ＰＤ）が行列中で隣接しないように配置されている。
【０１０６】
次に、図１０に示す受光デバイス主要部の製造例の一つを説明する。また、本発明の素子構造は、ｐ＋ｎｐ型素子に限定されず、素子構造の極性が逆極性であっても本発明の範疇に入ることは、当該技術分野においては当然のことである。
【０１０７】
図１０に示す受光デバイスも図３の受光デバイスと同様に通常の半導体製造技術で形成する事が出来る。従って、以下の工程での説明では当該分野の技術者のとって自明のことは省略し要点を簡略に記載することにする。
ここでは、フォトダイオードのPN接合部や光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）、第２の層（Ａ２）の形成方法は前記と同じとしたため省略し、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）１００２cの受光部を空間的に覆う第３の波長領域の光を選択的に透過する第３の層（Ａ３）の形成方法のみ記述する。
以下に、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）１００２cの受光面を空間的に覆う第３の波長領域の光を選択的に透過する第３の層（Ａ３）を形成する手順と条件を簡単に記述する。
【０１０８】
まず、ＳｉＯ２で中間層を設けた上に、化学気相成長法を用いて膜厚４００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜する。ここでは、成膜する方法の一例として、マイクロ波励起プラズマを用いた成膜について説明する。
【０１０９】
本発明における、マイクロ波励起プラズマを用いた成膜の条件は、例えば、成膜中の圧力を１２．７ｍＴｏｒｒとし、プラズマ励起用のマイクロ波パワーは２０００Ｗとし、ステージ温度は４００℃とする。成膜用のプロセスガスはＡｒ、Ｎ２、ＳｉＨ４、Ｈ２を用いており、ガス流量はＳｉＮ膜に含まれるＨ量を第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）に含まれる量と比べて少なく、また第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う第２の波長領域の光を選択的に透過する第２の層（Ａ２）に含まれる量と比べて多くするために、それぞれ２０ｓｃｃｍ、７５ｓｃｃｍ、１．０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとする。
ここで、第１の層（Ａ１）と第２の層（Ａ２）の成膜では、光の吸収端波長を第１の層（Ａ１）では３８０ｎｍ程度にし、第２の層（Ａ２）では２００ｎｍ程度にし、第３の層（Ａ３）では３１５ｎｍ程度とするために、成膜用のプロセスガスの構成元素の比率を変化させている。ただし屈折率と膜厚は等しいため、光の干渉に起因する入射光の透過特性の波長依存性は等しい。このことにより、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の出力に基づく信号（１）と第２のフォトダイオードＰＤ２）の出力に基づく信号（２）と第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）のそれぞれの差分を得た際の誤差が小さくなる。
第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の出力に基づく信号（１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）との差分を用いれば２００−３８０ｎｍの光波長帯域の光の信号が得られる。第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）と第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の出力に基づく信号（１）との差分を用いれば３１５−３８０ｎｍの光波長帯域の光の信号が得られる。第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）と第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）との差分を用いれば２００−３１５ｎｍの光波長帯域の光の信号が得られる。
【０１１０】
上記の様にして作成した本発明の紫外光用固体受光デバイスの一例として、ＵＶーＡとＵＶーＢの光波長帯域の光強度、ＵＶーＡ、ＵＶーＢそれぞれの光強度が検出でき、人体に悪影響を与える指標となるＵＶインデックスを精度よく測定することが出来ることが判明した。結果を図１２乃至１４で説明する。
【０１１１】
図１２は、第１のフォトダイオード（ＰＤ１）、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）に入射する光の透過特性を示すグラフである。
Ｇ１は、第一のフォトダイオードに入射する光の透過率を、Ｇ２は、第二のフォトダイオードに入射する光の透過率を、Ｇ３は、第三のフォトダイオードに入射する光の透過率を、夫々示す。
【０１１２】
図１３は、図８に示される地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを考慮した第３のフォトダイオード（ＰＤ３１）の出力に基づく信号（３）と、第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）との差分の出力の相対受光感度を示すグラフである。ＵＶーＡの光波長帯域に対する相対出力が得られている。
【０１１３】
図１４は、図８に示される地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを考慮した第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の出力に基づく信号（２）と、第３のフォトダイオード（ＰＤ３）の出力に基づく信号（３）との差分の出力の相対受光感度を示すグラフである。ＵＶーＢの光波長帯域に対する相対出力が得られている。
【０１１４】
上記の様にして作成した本発明の紫外光用固体受光デバイスの一例として、３８０ｎｍ以上の波長の光の相対光感度の累積は、全体波長光の累積に対して、数％以内に抑えることが出来、有害な紫外光を精度よく測定することが出来ることが判明した。結果を図８乃至１０で説明する。
【０１１５】
図８は、第１のフォトダイオード（１）、第２のフォトダイオード（２）及びこれらのフォトダイオードが作り込まれた本発明に係る受光デバイスの相対受光感度を示すグラフである。
【０１１６】
図９は、地表に降り注ぐ太陽光のスペクトルを示すグラフである。
【０１１７】
図１０は、図９を考慮した本発明に係る受光デバイスの相対分光出力を示すグラフである。
【０１１８】
（Ａ）第１のフォトダイオード（１）
最大濃度位置（１−１）＝５６５ｎｍ
最大濃度位置（１−２）＝  ３０ｎｍ
（Ｂ）第２のフォトダイオード（２）
最大濃度位置（２−１）＝５００ｎｍ
最大濃度位置（２−２）＝    １ｎｍ
【０１１９】
図１０からも明らかな様に、出力の全光波長分の積分値に対する光波長２８０ー３８０nmの出力（斜線部分）の割合は９６%であった。
これまでにおいては、ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂの例で本発明を説明してきたが、本発明はこれ等に限定される訳ではなく、更に、ＵＶ−Ｂより短波長の紫外線、例えばＵＶ−Ｃをも対象にして本発明を具現化することが出来ることは改めて断るまでもない。
【０１２０】
以下、本発明の紫外光用固体受光デバイスの好適な適用例の一実施形態を説明する。
【０１２１】
図１５Ａ，図１５Ｂは、本発明を携帯形端末装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。図１５Ａは概略外観図であり、図１５Ｂは、内部構成のブロック図である。
【０１２２】
図１５Ａ，図１５Ｂに示される携帯端末装置７０１は、ＧＰＳ(Global  Positioning System)測位部７０３、演算処理部７０４、記憶装置７０５、表示部７０６、とで構成されている。
【０１２３】
携帯端末装置７０１の例としては、ナビゲーション機能を有する携帯電話機器、ＰＤＡ（Personａl Digitａl Assistants）、タブレット、モバイルＰＣ等のモバイル電子機器や腕時計、電子機器機能を備えたスカウター・ネックレス・指輪、サンバイザー等の着用品が挙げられる。更には、本発明の紫外線用受光デバイスの超小型・安価の利点を活かして化粧用コンパクト、手鏡などにも組み込んで商品化することが出来る。
【０１２４】
ＧＰＳ測位部７０３は，衛星７０２から送信される位置情報信号を受信して現在位置を測位する第１の現在位置演算部として機能する。
【０１２５】
演算処理部７０４は、歩数を検出する上下加速度センサ７０８及び方位を検出する角速度センサ７０９の検出信号が入力されて、これらに基づいて現在位置を自律測位すると共に、ナビゲーション処理を実行する。
【０１２６】
演算処理部７０４は、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成される。
【０１２７】
記憶装置７０５は、演算処理部７０４で実行する処理プログラムを格納すると共に、演算処理で必要とする記憶テーブルを記憶するＲＯＭ７０５ａ、演算処理過程で必要とする演算結果等を記憶するＲＡＭ７０５ｂ及びナビゲーション処理終了時の現在位置情報を記憶する不揮発性メモリ７０５ｃで構成される。
【０１２８】
表示部７０６は、演算処理部７０４から出力されるナビゲーション画像情報を表示するもので、液晶表示器、有機ＥＬ表示器等で構成される。
【０１２９】
時計部７０７は、ＧＰＳ測位部７０３の作動時にＧＰＳ測位部７０３から出力される年／月／日／時刻を表す現在時刻情報で補正される年／月／日／時刻を表示する。
【０１３０】
演算処理部７０４には、ＧＰＳ測位部７０３から出力される現在位置情報と、時計部７０７から出力される年／月／日／時刻を表す現在時刻情報と、携帯端末装置７０１を保持するユーザーの腰位置に装着した加速度センサ７０８から出力される加速度情報と、携帯端末装置７０１に装着されたジャイロ等の角速度センサ７０９から出力されるユーザーの歩行方向の方位に応じた角速度情報と、携帯端末装置７０１に照射される紫外線の強度を測定する紫外線検出手段としての紫外線センサ（紫外光用固体受光デバイス）７１０から出力される紫外線強度情報とが入力される。
【０１３１】
演算処理部７０４には、外部の無線通信機器と無線通信する通信部７１１が接続されている。
【０１３２】
ＲＯＭ７０５ａには、地域別位置情報記憶テーブル及び地域毎に１年の月に対応させて紫外線強度を表すＵＶインデックスの閾値を設定したＵＶインデックス閾値記憶テーブルと、が格納されている。
【０１３３】
その他、ＲＯＭ７０５ａには、紫外線センサ７１０で検出した紫外線強度が有効であるか否かを判定する基準となる昼夜の境界となる日の出及び日の入り時刻を演算する昼夜判定用処理プログラムと、同様に紫外線強度が有効であるか否かを判定する基準となるＵＶインデックス閾値ＴＨｕｖを算出するＵＶインデックス閾値算出プログラムと、自律測位演算を行う自律測位演算用プログラムと、ＧＰＳ測位部７０３で演算した現在位置情報及び自律測位用プログラムによる自律測位演算処理で演算した現在位置情報の何れかを選択する演算部選択処理プログラムと、が格納されている。
【０１３４】
地域別位置情報記憶テーブルには、全国の都道府県名と、各都道府県の庁所在地名と、庁所在地の緯度（Ｎ）及び経度（Ｅ）とが記載されている。
【０１３５】
ＵＶインデックス閾値記憶テーブルには、日本列島を４分割した地域、即ち札幌、つくば、鹿児島、那覇のそれぞれについて１〜４月、５〜８月及び９〜１２月の３分割された月毎にＵＶインデックスの閾値ＴＨｕｖが設定されている。
【０１３６】
５〜８月では緯度にかかわらずＵＶインデックスの閾値ＴＨｕｖが一定値であるが、１〜４月及び９〜１２月では、緯度が高くなるにつれてＵＶインデックスの閾値ＴＨｕｖが小さくなるように設定されている。
【０１３７】
また、演算処理部７０４は、昼夜判定用処理プログラムに従って紫外線強度が有効であるか否かを判別する基準となる昼夜判定用処理及びＵＶインデックス閾値算出処理を実行する。
【０１３８】
このＵＶインデックス閾値算出処理は、先ず、ＧＰＳ測位部７０３で現在位置情報を生成しているか否かを判定する。ＧＰＳ測位部７０３で現在位置情報を生成しているときには、ＧＰＳ測位部７０３で演算された現在位置情報を読込み、現在位置の属する地域が札幌、つくば、鹿児島及び那覇の４分割領域の何れに属するかを決定する。
【０１３９】
次いで、時計部７０７から月情報を読込み、決定した４分割領域の何れかと月情報とをもとにＵＶインデックス閾値記憶テーブルを参照してＵＶインデックス閾値ＴＨｕｖを算出してからＵＶインデックス閾値算出処理を終了する。
【０１４０】
さらに、演算処理部７０４は、自律測位演算を行う自律測位演算用プログラムに従って自律測位演算処理を実行する。
【０１４１】
この自律測位演算処理は、演算部選択処理によって自律演算処理が選択されたときに起動され、初期状態で、前回のＧＰＳ測位部７０３で測位した現在位置を初期位置として設定してから、所定のメインプログラムに対する所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行される。即ち、先ず、角速度センサ７０９で検出した角速度θｖを読込み、次いで、角速度θｖを積分して方位θを算出してから次のステップに移行する。
【０１４２】
次いで、加速度センサ７０８で検出した上下加速度Ｇを読込んで、上下加速度Ｇの変化パターンから歩数Ｐを算出し、算出した歩数Ｐに予め設定した歩幅Ｗを乗算して移動距離Ｌを算出し、算出した方位θ及び移動距離Ｌに基づいて現在位置情報を更新し、更新した現在位置情報を地図情報に重ねて表示部７０６に表示してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【０１４３】
更にまた、演算処理部７０４は、演算部選択処理プログラムに従ってＧＰＳ測位部７０３で測位した現在位置情報及び自律測位演算処理で測位した現在位置情報の何れかを選択する演算部選択処理を実行する。
【０１４４】
この演算部選択処理では、携帯端末装置７０１に電源が投入されてナビゲーション処理が選択されたときに実行開始され、を選択する演算部選択処理を実行する。
【０１４５】
本発明の紫外光用固体受光デバイスは、その小型・軽量の特性を活かして、上記に列挙した情報端末装置の他、化粧のためのツールであるコンパクト、携帯ナビゲーション機器、ドライブレコーダー、登山用の携帯気圧計・高低差形、ストップウオッチなどにも容易に組み込むことが出来る。
【符号の説明】
【０１４６】
１００，５００，６００、１１００・・・紫外光用個体受光デバイス主要部
１００、２００、４００、５００、６００、１０００、１１００・・・紫外光用個体受光デバイス
１００ａ・・・フォトダイオード（ＰＤ）
１０１、４０１，１００１・・・半導体基体
２００ａ、４００ａ、５０１ａ、６０１ａ、１００２ａ、１１０１ａ・・・第１のフォトダイオード（ＰＤ１）
２００ｂ、４００ｂ、５０１ｂ、６０１ｂ、１００２ｂ、１１０１ｂ・・・第２のフォトダイオード（ＰＤ２）
１１０１c・・・第３のフォトダイオード（ＰＤ３）
１０３ａ・・・半導体層領域（１−１）
１０３ｂ・・・半導体層領域（２−１）
１０４ａ・・・半導体層領域（１−２）
１０４ｂ・・・半導体層領域（２−２）
１０５ａ（１）、１０５ｂ（１）・・・半導体接合（１）
１０５ａ（２）、１０５ｂ（２）・・・半導体接合（２）
１０６ａ・・・最大濃度位置（１−１）
１０６ｂ・・・最大濃度位置（２−１）
１０７・・・表面
１０８ａ・・・最大濃度位置（１−２）
１０８ｂ・・・最大濃度位置（２−２）
１０９ａ・・・半導体層領域（１−３）
１０９ｂ・・・半導体層領域（２−３）
１１０ａ・・・層領域（Ａ１）
１１０ｂ・・・層領域（Ａ２）
１１１ａ・・・層領域（Ｂ１）
１１１ｂ・・・層領域（Ｂ２）
４０３、１００３ａ、１００３ｂ、１００３c・・・差動回路
４０４ａ、４０４ｂ、１００４ａ、１００４ｂ、１００４c・・・ライン
４０５、１００５ａ、１００５ｂ、１００５c・・・出力端子
７０１・・・携帯端末装置
７０２・・・衛星
７０３・・・ＧＰＳ測位部
７０４・・・演算処理部
７０５・・・記憶装置
７０５ａ・・・ＲＯＭ
７０５ｂ・・・ＲＡＭ
７０５c・・・不揮発性メモリ
７０６・・・表示部
７０７・・・時計部
７０８・・・加速度センサ
７０９・・・角速度センサ
７１０・・・紫外線センサ（紫外光用固体受光デバイス）
７１１・・・通信部
１００２c・・・第３のフォトダイオード（ＰＤ３）
【図１Ａ】
2015170698.tif 000003
【図１Ｂ】
2015170698.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2015170698.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月11日(2017.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；
前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、１ｎｍ以内の層領域（２）に少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３の最大濃度位置（２）を有する；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項２】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体と、該半導体基体内に形成されたフォトダイオード（１）とを有し；
該フォトダイオード（１）は、前記基体の裏面側から、第一の導電型の半導体領域（１）と該半導体領域（１）と半導体結合を形成している第一の導電型と異なる第二の導電型の半導体領域（２）とを備えた層構成を有し；前記半導体領域（２）には、第二の導電型の半導体不純物（２）が含有されており；
前記半導体領域（２）の光の入射側表面からの深さ方向における前記不純物（２）の含有濃度分布は、１ｎｍ以内の層領域（２）に最大濃度位置（２）を有し、該最大濃度位置（２）における前記不純物（２）の濃度が遠紫外光の照射によって発生する固定電荷によって生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度である；
ことを特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項３】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
(ａ)第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
（e）該位置（３）は、前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
（f）該最大濃度（３）は、少なくとも１ｘ１０１９個／ｃｍ３以上であり；
(Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
事を特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項４】
前記第１の層（Ａ１）と前記第２の層（Ａ２）は、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）から成る群から選択される少なくとも一種の元素と、シリコン（Ｓｉ）と、を含み、且つ前記第１の層（Ａ１）には水素（Ｈ）が含有されており、前記第２の層（Ａ２）中の水素（Ｈ）の存在量は、前記第１の層（Ａ１）中の水素（Ｈ）の存在量よりも少ない、
請求項３に記載の紫外光用固体受光デバイス。
【請求項５】
シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体基体を有し、該半導体基体内には、実効上立体的に重ならない様に配されている第１のフォトダイオード（ＰＤ１）と第２のフォトダイオード（ＰＤ２）が設けられており、フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とが入力される差動信号処理手段を備える紫外光用固体受光デバイスにおいて、
（Ａ）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）とは前記半導体基体内に同一の半導体製造プロセス条件で形成された履歴を有し：
（Ｂ）各フォトダイオード（ＰＤ）は、
（ａ）第１の導電型（１）の半導体層領域（１）と該半導体層領域（１）上に設けてある、前記第１の導電型（１）と極性の異なる第２の導電型（２）の半導体層領域（２）と該半導体層領域（２）上に設けてある、第１の導電型（１）の半導体層領域（３）と、を有し；
（ｂ）前記半導体層領域（２）と前記半導体層領域（３）とで半導体接合が形成されており；
（c）前記半導体層領域（１）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（１）の位置（１）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており；
（d）前記半導体層領域（３）には、濃度が層厚方向に分布し且つ該分布に最大濃度（３）の位置（３）が設けてある状態で半導体不純物（１）が含有されており;
（e）該位置（３）は、前記半導体領域（３）の光の入射側表面からの深さ方向１ｎｍ以内の層領域（II）に設けてあり:
（f）該最大濃度（３）は、遠紫外光の照射によって発生する固定電荷により生じる電気力線の全て若しくは実質的にすべてが終端する以上の濃度であり:
（Ｃ）前記第１のフォトダイオード（ＰＤ１）の受光面を空間的に覆う第１の波長領域の光を選択的に透過する第１の層（Ａ１）と、前記第２のフォトダイオード（ＰＤ２）の受光面を空間的に覆う前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の層（Ａ２）と、を受光側に備えている：
事を特徴とする紫外光用固体受光デバイス。
【請求項６】
前記第１の層（Ａ１）と前記第２の層（Ａ２）は、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）から成る群から選択される少なくとも一種の元素と、シリコン（Ｓｉ）と、を含み、且つ前記第１の層（Ａ１）には水素（Ｈ）が含有されており、前記第２の層（Ａ２）中の水素（Ｈ）の存在量は、前記第１の層（Ａ１）中の水素（Ｈ）の存在量よりも少ない、
請求項５に記載の紫外光用固体受光デバイス。
【請求項７】
（１）請求項３に記載のフォトダイオードを備えた紫外光用固体受光デバイスを用意し、
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法。
【請求項８】
（１）請求項５に記載のフォトダイオードを備えた紫外光用固体受光デバイスを用意し：
（２）フォトダイオード（ＰＤ１）とフォトダイオード（ＰＤ２）に紫外光を照射して各フォトダイオード（ＰＤ）からの出力を得：
（３）フォトダイオード（ＰＤ１）の出力（１）に基づく信号（１）とフォトダイオード（ＰＤ２）の出力（２）に基づく信号（２）とを差動信号処理手段に入力して差動信号(ＤＳ)を形成し：
（４）該差動信号(ＤＳ)に基づいて紫外光の照射光量を計測する：
事を特徴とする紫外光の計測方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかに記載の紫外光用固体受光デバイスを備えた電子機器。
【請求項１０】
前記電子機器は、通信機能を更に備える、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【国際調査報告】
2015170698.tif 000021
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2015170698.tif 000023
2015170698.tif 000024
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