(57)【要約】      （修正有）【課題】ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、受光した光の強度に応じた光電流を出力する一対の光電変換素子２０，３０と、前記一対の光電変換素子のうちの一方の光入射側に設けられ、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、紫外線に含まれるＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうちのいずれか一方を他方よりも高い透過率で透過させる第１のフィルタ膜４０と、を含む。【選択図】図２
2017084875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光の強度に応じた光電流を出力する一対の光電変換素子と、
前記一対の光電変換素子のうちの一方の光入射側に設けられ、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、紫外線に含まれるＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうちのいずれか一方を他方よりも高い透過率で透過させる第１のフィルタ膜と、
を含む半導体装置。
【請求項２】
前記高屈折率層の屈折率をｎ１、前記高屈折率層の層厚をｄ１、前記低屈折率層の屈折率をｎ２、前記低屈折率層の層厚をｄ２、前記ＵＶ−Ａ波および前記ＵＶ−Ｂ波のうち前記第１のフィルタ膜の透過率が低い方の波長λの範囲をλ１≦λ≦λ２とするとき、
λ１／（４・ｎ１）≦ｄ１≦λ２／（４・ｎ１）
λ２／（４・ｎ２）≦ｄ２≦λ２／（４・ｎ２）
を満たす
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記低屈折率層と前記高屈折率層との屈折率の差は０．４以上であり、前記高屈折率層の屈折率は２以下である
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタ膜は、前記高屈折率層および前記低屈折率層のうちのいずれか一方と同じ屈折率を有し、前記高屈折率層および前記低屈折率層の層厚よりも厚い厚膜層を更に含む
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記厚膜層は、前記第１のフィルタ膜の最上部に配置されている
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記厚膜層は、前記低屈折率層と同じ屈折率を有する
請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記低屈折率層はシリコン酸化膜を含み、前記高屈折率層はシリコン窒化膜を含む
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記一対の光電変換素子の各々の受光領域の厚さは３６ｎｍ以下である
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１のフィルタ膜の側面は、紫外線を遮断する遮光膜によって覆われている
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記一対の光電変換素子のうちの他方は、前記ＵＶ−Ａ波および前記ＵＶ−Ｂ波の双方を受光する
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記一対の光電変換素子のうちの他方の光入射側に設けられ、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、前記ＵＶ−Ｂ波を前記ＵＶ−Ａ波よりも高い透過率で透過させる第２のフィルタ膜を更に含み、
前記第１のフィルタ膜は、前記ＵＶ−Ａ波を前記ＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させる
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記一対の光電変換素子のうちの一方から出力される光電流および前記一対の光電変換素子のうちの他方から出力される光電流に基づいて、受光した紫外線の強度を示す指標値を算出する算出部を更に含む
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記算出部は、前記ＵＶ−Ａ波の強度に応じた第１の値と、前記ＵＶ−Ｂ波の強度に応じた第２の値とを合算した値を前記指標値として算出する
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
半導体層に一対の光電変換素子を形成する工程と、
前記一対の光電変換素子のうちの一方の光入射側に、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうちのいずれか一方を他方よりも高い透過率で透過させる第１のフィルタ膜を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、オゾン層の破壊による紫外線の照射量の増加に伴い、太陽光に含まれる紫外線の人体や環境に与える影響が懸念されるようになってきている。
【０００３】
紫外線は、長波紫外線（ＵＶ−Ａ波：波長約３２０〜４００ｎｍ）と、中波紫外線（ＵＶ−Ｂ波：波長約２８０〜３２０ｎｍ）と、短波紫外線（ＵＶ−Ｃ波：波長約２８０ｎｍ以下）とに分類され、これらの波長領域によって人体や環境に与える影響が異なる。ＵＶ−Ａ波は皮膚を黒化させ、真皮に達して老化の原因となる。ＵＶ−Ｂ波は皮膚を炎症させ、皮膚ガンを誘発する虞がある。ＵＶ−Ｃ波は強い殺菌作用があるとされているが、ＵＶ−Ｃ波はオゾン層で吸収され、地上に達することはない。
【０００４】
人体を保護する上で、日々の紫外線の照射量を迅速に報知することは重要な課題であり、１９９５年に紫外線量の指標となるＵＶインデックスが導入された。ＵＶインデックスは、人体に影響を及ぼす相対影響度として、ＣＩＥ（Commission Internationale de l’Eclairage：国際照明委員会）により定義されたＣＩＥ作用スペクトルを用いて算出することができる。
【０００５】
特許文献１には、ＵＶインデックスの導出を容易にするために、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との２つの波長領域の紫外線の量を分離して検出することが可能な紫外線受光素子が提案されている。この紫外線受光素子は、絶縁層上に形成された３ｎｍ以上、３６ｎｍ以下の厚さのシリコン半導体層と、該シリコン半導体層に形成された横型ＰＮ接合形式の第１のフォトダイオード、および第２のフォトダイオードと、シリコン半導体層上に形成された層間絶縁膜と、第１のフォトダイオード上の層間絶縁膜上に形成されたＵＶ−Ｂ波以上の波長領域の光を透過させる窒化シリコンからなる第１のフィルタ層と、第２のフォトダイオード上の層間絶縁膜上に形成されたＵＶ−Ａ波以上の波長領域の光を透過させる窒化シリコンからなる第２のフィルタ層とを備える。
【０００６】
特許文献２には、一方のフォトダイオード上の層間絶縁膜上に形成された、ＵＶ−Ａ波以上の波長領域を透過させるシリコン窒化膜からなるフィルタ膜と、他方のフォトダイオード上の層間絶縁膜およびフィルタ膜を覆うＵＶ−Ｂ波以上の波長領域の光を透過させる封止層とを備えた紫外線センサが記載されている。
【０００７】
特許文献３には、受光素子の受光面側にＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波とを透過するフィルタを有し、該、フィルタが低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜で構成された紫外線センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５１７０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６８３５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／１３７５３９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および２には、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうち、ＵＶ−Ｂ波を遮断し、ＵＶ−Ａ波を透過させるフィルタを単層のシリコン窒化膜によって構成している。
【００１０】
ここで、図１は、紫外線センサの上に、単層のシリコン窒化膜で構成されるフィルタを形成した場合の該紫外線センサの分光感度特性を示すグラフであり、本発明者によって取得されたものである。図１には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）の厚さを１００ｎｍおよび２００ｎｍとした場合並びにシリコン窒化膜を設けない場合が示されている。
【００１１】
図１に示すように、単層のシリコン窒化膜で構成されるフィルタ膜を設けることで、ＵＶ−Ｂ波（波長約２８０〜３２０ｎｍ）のみならず、ＵＶ−Ａ波（波長約３２０〜４００ｎｍ）の感度までもが低下している。すなわち、単層のシリコン窒化膜で構成したフィルタ膜によっては、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を的確に行うことは困難であると考えられる。
【００１２】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体装置は、受光した光の強度に応じた光電流を出力する一対の光電変換素子と、前記一対の光電変換素子のうちの一方の光入射側に設けられ、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、紫外線に含まれるＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうちのいずれか一方を他方よりも高い透過率で透過させる第１のフィルタ膜と、を含む。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体層に一対の光電変換素子を形成する工程と、前記一対の光電変換素子のうちの一方の光入射側に、屈折率が互いに異なる高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成され、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうちのいずれか一方を他方よりも高い透過率で透過させる第１のフィルタ膜を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る半導体装置およびその製造方法によれば、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】紫外線センサの上にシリコン窒化膜で構成されるフィルタを形成した場合の紫外線センサの分光感度特性を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフィルタの透過率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る信号処理系の構成の一例を示す回路ブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に係るＭＣＵによるＵＶインデックスの算出手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る第１および第２のフォトダイオードの分光感度特性の実測値を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係るフィルタ膜において、高屈折率層および低屈折率層の層数を変化させた場合の、透過率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るＭＣＵによるＵＶインデックスの算出手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るＭＣＵによるＵＶインデックスの算出手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１６Ａ】厚膜層を備えない本発明の第１の実施形態に係るフィルタ膜の透過率および反射率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【図１６Ｂ】厚膜層を備える本発明の第４の実施形態に係るフィルタ膜の透過率および反射率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。
【００１８】
[第１の実施形態]
図２は、本発明の実施形態に係る紫外線センサを構成する半導体装置１００の構成を示す断面図である。半導体装置１００は、基板層１０、絶縁体層１１および半導体層１２が積層されたＳＯＩ基板の半導体層１２に形成された第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０を含む。第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０は、照射される紫外線の強度に応じた光電流を出力する光電変換素子である。第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０は、これらの外周を囲む、ＳｉＯ２等の絶縁体で構成される素子分離部１３によって互いに絶縁されている。第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０は、素子分離部１３を間に挟んで、隣接して設けられている。
【００１９】
第１のフォトダイオード２０は、比較的高い不純物濃度のｎ型半導体で構成されるカソード２２と、比較的高い不純物濃度のｐ型半導体で構成されるアノード２３と、カソード２２とアノード２３との間に設けられた比較的低い不純物濃度のｐ型半導体で構成される低濃度領域２１とを含む。低濃度領域２１は、第１のフォトダイオード２０における主な受光領域であり、その厚さは、カソード２２およびアノード２３よりも薄く、例えば、３６ｎｍ以下とされる。このように、受光領域となる低濃度領域２１の厚さを３６ｎｍ以下とすることで、第１のフォトダイオード２０は、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波を含む紫外線の波長より大きい波長の光に対する感度を低下させることが可能となり、紫外線センサとして好適な分光感度特性を備えることができる。
【００２０】
第２のフォトダイオード３０は、第１のフォトダイオード２０と同様の構成を有する。すなわち、第２のフォトダイオード３０は、比較的高い不純物濃度のｎ型半導体で構成されるカソード３２と、比較的高い不純物濃度のｐ型半導体で構成されるアノード３３と、カソード３２とアノード３３との間に設けられた比較的低い不純物濃度のｐ型半導体で構成される低濃度領域３１とを含む。低濃度領域３１は、第２のフォトダイオード３０における主な受光領域であり、その厚さは、カソード３２およびアノード３３よりも薄く、例えば、３６ｎｍ以下とされる。
【００２１】
第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０は、ＳｉＯ２等の絶縁体で構成される絶縁体層１４で覆われている。絶縁体層１４の内部には、複数の配線層が設けられていてもよい。配線層の層数が例えば４層の場合、絶縁体層１４の厚さは４μｍ程度とされる。
【００２２】
絶縁体層１４の表面には、第１のフォトダイオード２０の上方を覆うフィルタ膜４０が設けられている。すなわち、フィルタ膜４０は、第１のフォトダイオード２０の光入射側に設けられている。本実施形態において、フィルタ膜４０はＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させる波長選択性を有する。換言すれば、フィルタ膜４０はＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波のうち、ＵＶ−Ｂ波をＵＶ−Ａ波よりも高い反射率で反射させる波長選択性を有する。
【００２３】
フィルタ膜４０は、屈折率が相対的に高い高屈折率層４１と、屈折率が相対的に低い低屈折率層４２とを交互に積層した積層構造を有する。本実施形態では、図２に示すように、絶縁体層１４に高屈折率層４１を隣接させるとともに、高屈折率層４１の層数を５層、低屈折率層４２の層数を４層としているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、絶縁体層１４に低屈折率層４２を隣接させてもよいし、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数を適宜変更してもよい。
【００２４】
高屈折率層４１と低屈折率層４２との屈折率差は、０．４以上であり、高屈折率層４１の屈折率は２以下であることが好ましい。低屈折率層４２の材料として屈折率１．４程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を好適に用いることができる。高屈折率層４１の材料として、屈折率１．８程度のシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を好適に用いることができる。
【００２５】
高屈折率層４１の屈折率をｎ１、低屈折率層４２の屈折率をｎ２、フィルタ膜４０の透過率が相対的に低いＵＶ−Ｂ波の中心波長をλｃｂ（約３００ｎｍ）とすると、高屈折率層４１の層厚ｄ１および低屈折率層４２の層厚ｄ２の標準値を、それぞれ、下記の（１）式および（２）式を満たすように定めることが好ましい。
ｎ１・ｄ１＝λｃｂ／４      ・・・（１）
ｎ２・ｄ２＝λｃｂ／４      ・・・（２）
【００２６】
すなわち、高屈折率層４１および低屈折率層４２の各々における光路長が、ＵＶ−Ｂ波の中心波長λｃｂの４分の１となるようにフィルタ膜４０を構成する。高屈折率層４１の層厚ｄ１および低屈折率層４２の層厚ｄ２を（１）式および（２）式を満たすように定めることにより、フィルタ膜４０に入射し、高屈折率層４１と低屈折率層４２との界面で反射されたＵＶ−Ｂ波は、位相が揃って強め合う一方、透過方向に進むＵＶ−Ｂ波は減衰する。すなわち、上記の構成を有するフィルタ膜４０によれば、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させる波長選択性を備えることができる。換言すれば、ＵＶ−Ｂ波に対する透過率を所定値以下に抑える波長選択性を備えることができる。
【００２７】
なお、ＵＶ−Ｂ波の中心波長λｃｂを３００ｎｍ、高屈折率層４１の屈折率ｎ１を１．８、低屈折率層４２の屈折率ｎ２を１．４とした場合、高屈折率層４１の層厚ｄ１の標準値は、上記（１）式より４１．６ｎｍと算出され、低屈折率層４２の層厚ｄ２の標準値は、上記（２）式より５３．６ｎｍと算出される。
【００２８】
フィルタ膜４０の透過率が相対的に低いＵＶ−Ｂ波の波長λｂの範囲をλｂ１≦λb≦λｂ２とするとき（λｂ１は約２８０ｎｍ、λｂ２は約３２０ｎｍ）、高屈折率層４１の層厚ｄ１の範囲および低屈折率層４２の層厚ｄ２の範囲を、それぞれ、下記の（３）式および（４）式を満たすように定めることが好ましい。
λｂ１／（４・ｎ１）≦ｄ１≦λｂ２／（４・ｎ１）  ・・・（３）
λｂ１／（４・ｎ２）≦ｄ２≦λｂ２／（４・ｎ２）  ・・・（４）
高屈折率層４１の層厚ｄ１の範囲および低屈折率層４２の層厚ｄ２の範囲を、上記のように定めることで、フィルタ膜４０において、ＵＶ−Ｂ波に対する透過率を所定値以下に抑えるフィルタリング機能が効果的に発揮される。
【００２９】
ここで、図３は、低屈折率層４２の層厚を５０μｍ固定とし、高屈折率層４１の層厚を４０μｍ、４５μｍ、５０μｍとした場合の各々について、フィルタ膜４０の透過率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。なお、高屈折率層４１の屈折率を１．８とし、低屈折率層４２の屈折率を１．４とした。
【００３０】
図３に示すように、高屈折率層４１の層厚を４０μｍ、４５μｍ、５０μｍとしたそれぞれの場合において、フィルタ膜４０において、ＵＶ−Ａ波の波長領域（３２０ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率を損なうことなく、ＵＶ−Ｂ波の波長領域（２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ）における透過率を低減できることが確認された。また、高屈折率層４１の層厚を大きくすることで、フィルタ膜４０によって透過率が所定値以下に抑えられる波長が長波長側にシフトすることが確認された。
【００３１】
本実施形態に係る半導体装置１００において、第２のフォトダイオード３０の光入射側には、フィルタ膜は設けられていない。すなわち、第２のフォトダイオード３０は、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波の双方を受光する。
【００３２】
以下に、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂは、半導体装置１００の製造方法の一例を示す断面図である。
【００３３】
初めに、基板層１０、絶縁体層１１および半導体層１２が積層されたＳＯＩ基板１を用意する（図４Ａ）。本実施形態において、半導体層１２はｐ型のシリコンで構成されている。続いて、半導体層１２が、第１および第２のフォトダイオード２０、３０の低濃度領域２１、３１における不純物濃度となるように、イオン注入処理を実施する。
【００３４】
次に、半導体層１２に、第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０の形成領域を囲む素子分離部１３を形成する（図４Ｂ）。素子分離部１３は、例えば公知のＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）プロセスを用いて形成することが可能である。ＳＴＩプロセスは、半導体層１２に絶縁体層１１に達する溝を形成する工程、この溝にＳｉＯ２等の絶縁体を埋め込む工程および半導体層１２の表面に堆積した不要な絶縁体をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって除去する工程を含む。なお、公知のＬＯＣＯＳ法（Local Oxidation of Silicon）によって素子分離部１３を形成してもよい。
【００３５】
次に、半導体層１２を部分的にエッチングすることにより第１および第２のフォトダイオード２０、３０の低濃度領域２１、３１に対応する領域にそれぞれ凹部１２Ａを形成する。これにより、半導体層１２の低濃度領域２１、３１に対応する領域における厚さを３６ｎｍ程度に薄化する（図４Ｃ）。低濃度領域２１、３１に対応する領域の厚さを３６ｎｍ以下とすることで、第１および第２のフォトダイオード２０、３０において、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波を含む紫外線の波長より大きい波長の光に対する感度を低下させることが可能となり、紫外線センサとして好適な分光感度特性を得ることが可能となる。
【００３６】
次に、公知のイオン注入法により、リンまたはヒ素などのＶ族元素を半導体層１２に注入することにより、第１および第２のフォトダイオード２０、３０のカソード２２、３２を形成する。その後、公知のイオン注入法により、ボロンなどのIII族元素を半導体層１２に注入することにより、第１および第２のフォトダイオード２０、３０のアノード２３、３３を形成する。第１のフォトダイオード２０において、低濃度領域２１は、凹部１２Ａの形成位に配置され、カソード２２とアノード２３は、低濃度領域２１を挟む位置に配置される。第２のフォトダイオード３０において低濃度領域３１は、凹部１２Ａの形成位に配置され、カソード３２とアノード３３は、低濃度領域３１を挟む位置に配置される（図５Ａ）。
【００３７】
次に、ＣＶＤ法を用いて、第１および第２のフォトダイオード２０、３０が形成された半導体層１２の表面にＳｉＯ２等の絶縁体で構成される絶縁体層１４を形成する（図５Ｂ）。絶縁体層１４の内部には、複数の配線層が設けられていてもよい。配線層の層数が例えば４層の場合、絶縁体層１４の厚さは４μｍ程度とされる。
【００３８】
次に、絶縁体層１４の表面に、高屈折率層４１と低屈折率層４２とを交互に積層してフィルタ膜４０を形成する（図６Ａ）。
【００３９】
高屈折率層４１は、例えば、ＳｉＨ４（シラン）およびＮＨ３（アンモニア）を材料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によって形成されるシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）で構成することができる。ＳｉＨ４の流量を制御することで、高屈折率層４１の屈折率を制御することが可能である。本実施形態において、ＳｉＨ４の流量を１．６９×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃとし、ＮＨ３の流量を１．２７×１０−１Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃとすることで、シリコン窒化膜で構成される高屈折率層４１の屈折率を１．８程度とした。
【００４０】
低屈折率層４２は、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）およびＯ２（酸素）を材料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によって形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成することができる。シリコン酸化膜で構成される低屈折率層４２の屈折率は、１．４程度である。
【００４１】
高屈折率層４１の層厚ｄ１および低屈折率層４２の層厚ｄ２が、それぞれ、上記の（３）式および（４）式を満たすように、高屈折率層４１および低屈折率層４２を形成する。これにより、ＵＶ−Ｂ波に対する透過率を所定値以下に抑える波長選択性を備えたフィルタ膜４０が形成される。
【００４２】
次に、エッチングにより、フィルタ膜４０の第２のフォトダイオード３０上を覆う部分を除去するようにフィルタ膜４０のパターニングを行う（図６Ｂ）。なお、フィルタ膜４０のパターニングをリフトオフ法によって行ってもよい。
【００４３】
図７は、第１および第２のフォトダイオード２０、３０から出力される光電流に基づいて、ＵＶインデックスを導出する、本発明の実施形態に係る信号処理系の構成の一例を示す回路ブロック図である。信号処理系は、演算増幅器（オペレーショナルアンプ）２０１、２０３、抵抗素子２０２、２０４、マルチプレクサ２０５、アナログデジタル変換器２０６、インターフェース回路２０７およびマイクロコントローラユニット２０８（以下、ＭＣＵ２０８と称する）を含んで構成されている。なお、これら信号処理系を構成する各回路は、第１および第２のフォトダイオード２０、３０とともに、単一の半導体チップ内に収容されていてもよい。
【００４４】
第１のフォトダイオード２０から出力される光電流は、演算増幅器２０１および抵抗素子２０２を含んで構成される電流電圧変換アンプ２１１により電圧に変換される。すなわち、電流電圧変換アンプ２１１からは、第１のフォトダイオード２０から出力される光電流の大きさに比例した大きさの電圧が出力される。
【００４５】
同様に、第２のフォトダイオード３０から出力される光電流は、演算増幅器２０３および抵抗素子２０４を含んで構成される電流電圧変換アンプ２１２により電圧に変換される。すなわち、電流電圧変換アンプ２１２からは、第２のフォトダイオード３０から出力される光電流の大きさに比例した大きさの電圧が出力される。
【００４６】
マルチプレクサ２０５は、電流電圧変換アンプ２１１、２１２から出力される電圧を順次アナログデジタル変換器２０６に供給する。
【００４７】
アナログデジタル変換器２０６は、マルチプレクサ２０５から供給される電圧をデジタル信号に変換する。すなわち、アナログデジタル変換器２０６は、第１のフォトダイオード２０から出力される光電流に応じたデジタル値Ｄ１および第２のフォトダイオード３０から出力される光電流に応じたデジタル値Ｄ２を生成する。デジタル値Ｄ１は、フィルタ膜４０によってＵＶ−Ｂ波成分が除去された紫外線の強度を示す。換言すれば、デジタル値Ｄ１は、主としてＵＶ−Ａ波を含む紫外線の強度を示す。一方、デジタル値Ｄ２は、ＵＶ−Ａ波およびＵＶ−Ｂ波の双方を含む紫外線の強度を示す。アナログデジタル変換器２０６は、デジタル値Ｄ１およびＤ２をインターフェース回路２０７を介してＭＣＵ２０８に供給する。
【００４８】
ＭＣＵ２０８は、インターフェース回路２０７を介して供給されるデジタル値Ｄ１およびＤ２に基づいて、以下に示す手順でＵＶインデックスＩＵＶを算出する。図８は、ＭＣＵ２０８による、ＵＶインデックスＩＵＶの算出手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ１において、ＭＣＵ２０８は、デジタル値Ｄ２からデジタル値Ｄ１を減算することにより、デジタル値Ｄ３を導出する（Ｄ３＝Ｄ２−Ｄ１）。デジタル値Ｄ３は、主としてＵＶ−Ｂ波を含む紫外線の強度を示す。
【００５０】
ステップＳ２において、ＭＣＵ２０８は、下記の（５）式によって示されるＵＶインデックスのＵＶ−Ａ波成分ＩＵＶＡを算出する。
ＩＵＶＡ＝ｃ１×６．６８×１０−４×Ｄ１  ・・・（５）
【００５１】
ステップＳ３において、ＭＣＵ２０８は、下記の（６）式によって示されるＵＶインデックスのＵＶ−Ｂ波成分ＩＵＶＢを算出する。
ＩＵＶＢ＝ｃ２×３．０８×１０−３×Ｄ３  ・・・（６）
なお（５）式および（６）式において、ｃ１およびｃ２は、演算増幅器２０１、２０３の性能および第１および第２のフォトダイオード２０、３０の面積に応じて定まる定数である。
【００５２】
ステップＳ４において、ＭＣＵ２０８は、下記の（７）式によって示されるＵＶインデックスＩＵＶを算出する。
ＩＵＶ＝ＩＵＶＡ＋ＩＵＶＢ  ・・・（７）
【００５３】
図９は、フィルタ膜４０で覆われた第１のフォトダイオード２０およびフィルタ膜で覆われない第２のフォトダイオード３０の分光感度特性の実測値を示すグラフである。なお、高屈折率層４１を厚さ５０ｎｍのシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）で構成し、低屈折率層４２を厚さ５０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成した。また、高屈折率層４１の層数を５層とし、低屈折率層４２の層数を４層とした。
【００５４】
図９に示すように、光入射側にフィルタ膜４０が設けられた第１のフォトダイオード２０において、ＵＶ−Ａ波に対する感度は、フィルタ膜が設けられていない第２のフォトダイオード３０と同等であった。一方、第１のフォトダイオード２０において、ＵＶ−Ｂ波に対する感度は、第２のフォトダイオード３０よりも顕著に低下した。すなわち、フィルタ膜４０を設けることで、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させることができた。このようにフィルタ膜４０を積層膜で構成することで、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波のうちの一方の波長領域では波形を同等の形状とし、他方の波長領域では大きく異ならせて、単純な減算処理で所望のＵＶインデックスを求めることが可能となる。その結果、例えば低消費電力で駆動できる小型のマイクロプロセッサでも迅速な処理が可能となり、時計等のウェアラブル機器での動作も可能となる。
【００５５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る半導体装置１００において、フィルタ膜４０は、上記の（３）式および（４）式を満たす層厚で形成される高屈折率層および低屈折率層を交互に積層して構成される。これにより、フィルタ膜４０は、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させる波長選択性を備えることができる。図１と図８とを比較して明らかなように、本実施形態に係るフィルタ膜４０によれば、単層のシリコン窒化膜で構成される従来のフィルタ膜と比較して、波長選択性を大幅に改善することができる。すなわち、本発明の実施形態に係る半導体装置１００およびその製造方法によれば、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことが可能となる。
【００５６】
また、高屈折率層４１と低屈折率層４２との屈折率差を０．４以上とすることでフィルタ膜４０によるＵＶ−Ｂ波を反射させる機能を十分に発揮させることができる。また、高屈折率層４１の屈折率を２以下とすることで、ＵＶ−Ａ波の透過率を確保することが可能となる。
【００５７】
ここで、図１０は、フィルタ膜４０を構成する高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数を変化させた場合の、フィルタ膜４０における透過率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。図１０に示すように、フィルタ膜４０を構成する高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数を増加させる程、ＵＶ−Ｂ波の波長領域における透過率が低下する。すなわち、本実施形態に係る半導体装置１００において、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数を変化させることで、ＵＶ−Ｂ波に対する感度を増減させることができる。
【００５８】
本実施形態に係る半導体装置１００は、第１および第２のフォトダイオード２０、３０のうち、第１のフォトダイオード２０のみがフィルタ膜４０で覆われていることから、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数の増加に伴って、半導体層１２に生じる歪（応力）が大きくなり、第１および第２のフォトダイオード２０、３０の特性に影響が及ぶおそれがある。本実施形態に係る半導体装置１００によれば、第２のフォトダイオード３０の光電流に基づくデジタル値Ｄ２から第１のフォトダイオード２０の光電流に基づくデジタル値Ｄ１を差し引くことで、主としてＵＶ−Ｂ波を含む紫外線の強度を導出しているので、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層数が比較的少ない（例えば５層〜１０層）場合でも、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を効果的に行うことが可能であり、上記した半導体層１２に生じる歪（応力）の問題を回避することができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させるフィルタ膜４０を第１のフォトダイオード２０の光入射側に設ける場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。すなわち、ＵＶ−Ｂ波をＵＶ−Ａ波よりも高い透過率で透過させるフィルタ膜を第１のフォトダイオード２０の光入射側に設けてもよい。この場合、フィルタ膜を構成する高屈折率層および低屈折率層の層厚を、上記の（３）式および（４）式に準じて設定する。また、（３）式および（４）式において、λｂ１およびλｂ２を、それぞれ、ＵＶ−Ａ波の波長の下限値（３２０ｎｍ）および上限値（４００ｎｍ）とする。また、ＵＶ−Ｂ波をＵＶ−Ａ波よりも高い透過率で透過させるフィルタ膜を用いる場合において、ＵＶインデックスを算出する場合には、上記の（５）式および（６）式の間でデジタル値Ｄ１とＤ３を入れ替える。
【００６０】
また、本実施形態において、高屈折率層４１としてシリコン窒化膜を用いる場合を例示したが、高屈折率層４１としてＨｆＯ２（酸化ハフニウム）を用いることも可能である。
【００６１】
［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１０１の構成を示す断面図である。第２の実施形態に係る半導体装置１０１は、フィルタ膜４０の側面が、紫外線を遮断する遮光膜６０によって覆われている点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１００と異なる。遮光膜６０の材料として、例えばＴｉＮ（窒化チタン）を好適に用いることができるが、紫外線を遮断する他の材料を使用することも可能である。
【００６２】
遮光膜６０は、例えば、以下のようにして形成することができる。なお、以下の説明では、遮光膜６０の材料としてＴｉＮを用いる場合を例示する。フィルタ膜４０のパターニングが完了した後、スパッタ法などにより、絶縁体層１４の上面、フィルタ膜４０の上面および側面にＴｉＮを堆積させる。その後、ドライエッチングによってＴｉＮの絶縁体層１４の上面を覆う部分およびフィルタ膜４０の上面を覆う部分を除去する。このエッチングにおいて、ＴｉＮのフィルタ膜４０の側面を覆う部分は除去されずに残る。これにより、フィルタ膜４０の側面を覆う遮光膜６０が形成される。
【００６３】
このように、フィルタ膜４０の側面を、紫外線を遮断する遮光膜６０で覆うことにより、フィルタ膜４０の内部に入射した紫外線が、屈折および反射によってフィルタ膜４０の外部に放射され、隣接する第２のフォトダイオード３０に入射することを防止できる。また、フィルタ膜４０の側面に遮光膜６０を設けることで、フィルタ膜４０の側面からの紫外線の入射を防止することができ、フィルタ膜４０によるフィルタリング機能を効果的に発揮させることが可能となる。
【００６４】
また、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１０１によれば、第１の実施形態に係る半導体装置１００と同様、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことが可能となる。
【００６５】
［第３の実施形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１０２の構成を示す断面図である。第３の実施形態に係る半導体装置１０２は、第２のフォトダイオード３０の光入射側に、ＵＶ−Ｂ波をＵＶ−Ａ波よりも高い透過率で透過させるフィルタ膜５０が設けられている点が上記した第１の実施形態に係る半導体装置１００と異なる。なお、第１のフォトダイオード２０の光入射側に、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させるフィルタ膜４０が設けられている点は、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１００と同様である。
【００６６】
フィルタ膜５０は、フィルタ膜４０と同様の構成を有する。すなわち、フィルタ膜５０は、屈折率が相対的に高い高屈折率層５１と、屈折率が相対的に低い低屈折率層５２とを交互に積層した積層構造を有する。本実施形態では、絶縁体層１４に高屈折率層５１を隣接させるともに、高屈折率層５１の層数を５層、低屈折率層５２の層数を４層としているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、絶縁体層１４に低屈折率層５２を隣接させてもよいし、高屈折率層５１および低屈折率層５２の層数を適宜変更してもよい。
【００６７】
高屈折率層５１と低屈折率層５２との屈折率差は、０．４以上であり、高屈折率層５１の屈折率は２以下であることが好ましい。低屈折率層５２の材料として屈折率１．４程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を好適に用いることができる。高屈折率層５１の材料として、屈折率１．８程度のシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を好適に用いることができる。
【００６８】
高屈折率層５１の屈折率をｎ３、低屈折率層５２の屈折率をｎ４、フィルタ膜５０の透過率が相対的に低いＵＶ−Ａ波の中心波長をλｃａ（約３６０ｎｍ）とすると、高屈折率層５１の層厚ｄ３および低屈折率層５２の層厚ｄ４の標準値を、それぞれ、下記の（８）式および（９）式を満たすように定めることが好ましい。
ｎ３・ｄ３＝λｃａ／４      ・・・（８）
ｎ４・ｄ４＝λｃａ／４      ・・・（９）
【００６９】
すなわち、高屈折率層５１および低屈折率層５２の各々における光路長が、ＵＶ−Ａ波の中心波長λｃａの４分の１となるようにフィルタ膜５０を構成する。高屈折率層５１の層厚ｄ３および低屈折率層５２の層厚ｄ４を（８）式および（９）式を満たすように定めることにより、フィルタ膜５０に入射し、高屈折率層５１と低屈折率層５２との界面で反射されたＵＶ−Ａ波は、位相が揃って強め合う一方、透過方向に進むＵＶ−Ａ波は減衰する。すなわち、上記の構成を有するフィルタ膜５０によれば、ＵＶ−Ｂ波をＵＶ−Ａ波よりも高い透過率で透過させる波長選択性を備えることができる。換言すれば、ＵＶ−Ａ波に対する透過率を所定値以下に抑える波長選択性を備えることができる。
【００７０】
なお、λｃａを３６０ｎｍ、ｎ３を１．８、ｎ４を１．４とした場合、高屈折率層５１の層厚ｄ３の標準値は、上記（８）式より５０ｎｍと算出され、低屈折率層５２の層厚ｄ４の標準値は、上記（９）式より６４．３ｎｍと算出される。
【００７１】
フィルタ膜５０の透過率が相対的に低いＵＶ−Ａ波の波長λａの範囲をλａ１≦λａ≦λａ２とするとき（λａ１は、約３２０ｎｍ、λａ２は約４００ｎｍ）、高屈折率層５１の層厚ｄ３の範囲および低屈折率層５２の層厚ｄ４の範囲を、それぞれ、下記の（１０）式および（１１）式を満たすように定めることが好ましい。
λａ１／（４・ｎ３）≦ｄ３≦λａ２／（４・ｎ３）  ・・・（１０）
λａ１／（４・ｎ４）≦ｄ４≦λａ２／（４・ｎ４）  ・・・（１１）
高屈折率層５１の層厚ｄ３の範囲および低屈折率層５２の層厚ｄ４の範囲を、上記のように定めることで、フィルタ膜５０において、ＵＶ−Ａ波に対する透過率を所定値以下に抑えるフィルタリング機能が効果的に発揮される。
【００７２】
このように、フィルタ膜５０における高屈折率層５１および低屈折率層５２の層厚を、フィルタ膜４０における高屈折率層４１および低屈折率層４２の層厚と異ならせることで、フィルタ膜５０は、フィルタ膜４０とは異なる波長選択性を備えることができる。
【００７３】
フィルタ膜５０を構成する高屈折率層５１および低屈折率層５２は、フィルタ膜４０と同様、プラズマＣＶＤ法を用いて成膜することができる。高屈折率層５１および低屈折率層５２の成膜は、フィルタ膜４０のパターニング後に行うことができる。フィルタ膜５０のパターニングは、一例として公知のリフトオフ法を用いることができる。
【００７４】
図１３は、高屈折率層５１の層厚を５０ｎｍとし、低屈折率層５２の層厚を６０ｎｍとした場合の、フィルタ膜５０の透過率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。なお、高屈折率層５１の屈折率を１．８とし、低屈折率層５２の屈折率を１．４とした。
【００７５】
図１３に示すように、フィルタ膜５０において、ＵＶ−Ｂ波の波長領域（２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ）における透過率を損なうことなく、ＵＶ−Ａ波の波長領域（３２０ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率を低減できることが確認された。
【００７６】
本実施形態に係る半導体装置１０２において、第１および第２のフォトダイオード２０、３０から出力される光電流は、図７に示す信号処理系において、以下のように処理される。アナログデジタル変換器２０６は、第１のフォトダイオード２０から出力される光電流に応じたデジタル値Ｄ１および第２のフォトダイオード３０から出力される光電流に応じたデジタル値Ｄ２を生成する。デジタル値Ｄ１は、フィルタ膜４０によってＵＶ−Ｂ波成分が除去された紫外線の強度を示す。換言すれば、デジタル値Ｄ１は、主としてＵＶ−Ａを含む紫外線の強度を示す。一方、デジタル値Ｄ２は、フィルタ膜５０によってＵＶ−Ａ波成分が除去された紫外線の強度を示す。換言すれば、デジタル値Ｄ２は、主としてＵＶ−Ｂ波を含む紫外線の強度を示す。アナログデジタル変換器２０６は、デジタル値Ｄ１およびＤ２をインターフェース回路２０７を介してＭＣＵ２０８に供給する。
【００７７】
ＭＣＵ２０８は、インターフェース回路２０７を介して供給されるデジタル値Ｄ１およびＤ２に基づいて、以下に示す手順でＵＶインデックスＩＵＶを算出する。図１４は、本実施形態に係るＭＣＵ２０８によるＵＶインデックスＩＵＶの算出手順を示すフローチャートである。
【００７８】
ステップＳ１１において、ＭＣＵ２０８は、下記の（１２）式によって示されるＵＶインデックスのＵＶ−Ａ波成分ＩＵＶＡを算出する。
ＩＵＶＡ＝ｃ１×６．６８×１０−４×Ｄ１  ・・・（１２）
【００７９】
ステップＳ１２において、ＭＣＵ２０８は、下記の（１３）式によって示されるＵＶインデックスのＵＶ−Ｂ波成分ＩＵＶＢを算出する。
ＩＵＶＢ＝ｃ２×３．０８×１０−３×Ｄ２  ・・・（１３）
なお（１２）式および（１３）式において、ｃ１およびｃ２は、演算増幅器２０１、２０３の性能および第１および第２のフォトダイオード２０、３０の面積に応じて定まる定数である。
【００８０】
ステップＳ１３において、ＭＣＵ２０８は、下記の（１４）式によって示されるＵＶインデックスＩＵＶを算出する。
ＩＵＶ＝ＩＵＶＡ＋ＩＵＶＢ  ・・・（１４）
【００８１】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１０２によれば、第１の実施形態に係る半導体装置１００と同様、ＵＶ−Ａ波とＵＶ−Ｂ波との分離を従来よりも的確に行うことが可能となる。
【００８２】
また、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１０２によれば、第１のフォトダイオード２０からは、ＵＶ−Ａ波に基づく光電流が出力され、第２のフォトダイオード３０からは、ＵＶ−Ｂ波に基づく光電流が出力されるので、第１の実施形態に係る半導体装置１００と比較して、ＭＣＵ２０８における演算処理の負担を軽減することができる。具体的には、ＭＣＵ２０８において、図８のステップＳ１の処理を省略することが可能となる。
【００８３】
また、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１０２によれば、第１のフォトダイオード２０および第２のフォトダイオード３０の双方の光入射側にフィルタ膜が設けられるので、一方のフォトダイオードにのみフィルタ膜を設ける場合と比較して、半導体層１２に生じる歪（応力）を小さくすることが可能となる。
【００８４】
なお、第２の実施形態に係る半導体装置１０１と同様、半導体装置１０２において、フィルタ膜４０およびフィルタ膜５０の側面に、紫外線を遮断する遮光膜を設けてもよい。
【００８５】
[第４の実施形態]
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置１０３の構成を示す断面図である。第４の実施形態に係る半導体装置１０３は、第１のフォトダイオード２０の光入射側に設けられたフィルタ膜４０Ａの構成が、上記した本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１００が備えるフィルタ膜４０の構成と異なる。すなわち、フィルタ膜４０Ａは、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層厚よりも厚い厚膜層４３を更に含む点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１００が備えるフィルタ膜４０と異なる。
【００８６】
厚膜層４３は、高屈折率層４１および低屈折率層４２の層厚の２倍〜２．５倍程度の厚さを有していることが好ましい。例えば、高屈折率層４１の層厚を４５ｎｍ程度、低屈折率層の層厚を４０ｎｍ程度とした場合、厚膜層４３の層厚を、例えば１００ｎｍ程度とすることができる。
【００８７】
厚膜層４３は、低屈折率層４２と同じ屈折率を有していることが好ましい。すなわち、厚膜層４３は、低屈折率層４２と同じシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成され得る。また、厚膜層４３は、フィルタ膜４０Ａの最上部（すなわち、光入射側の端部）に配置されることが好ましい。
【００８８】
上記の構成を有するフィルタ膜４０Ａは、第１の実施形態に係るフィルタ膜４０と同様、ＵＶ−Ａ波をＵＶ−Ｂ波よりも高い透過率で透過させる波長選択性を有する。フィルタ膜４０Ａが厚膜層４３を備えることで、厚膜層４３を備えない第１の実施形態に係るフィルタ膜４０と比較して、ＵＶ−Ａ波に対する透過性能を向上させることができる。
【００８９】
図１６Ａは、厚膜層を備えない本発明の第１の実施形態に係るフィルタ膜４０の透過率および反射率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。一方、図１６Ｂは、厚膜層４３を備える本発明の第４の実施形態に係るフィルタ膜４０Ａの透過率および反射率の波長特性をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂのいずれの場合においても、高屈折率層４１の層厚を４５ｎｍ、低屈折率層の層厚を４０ｎｍ、高屈折率層４１の屈折率を１．８、低屈折率層４２の屈折率を１．４とした。また、厚膜層４３の層厚を１００ｎｍ、厚膜層４３の屈折率を低屈折率層４２と同じ１．４とした。また、厚膜層４３をフィルタ膜４０Ａの最上部（光入射側の端部）に配置した。
【００９０】
図１６Ａに示すように、厚膜層を備えないフィルタ膜４０によれば、ＵＶ−Ａ波の波長領域である波長４００ｎｍ付近において透過率が低下しており、この波長領域における反射率が０．３以上となっている。一方、図１６Ｂに示すように、厚膜層４３を備えるフィルタ膜４３によれば、ＵＶ−Ａ波の波長領域である波長４００ｎｍ付近において透過率は低下しておらず、この波長領域における反射率が０．１以下に抑えられている。
【００９１】
このように、厚膜層４３を有するフィルタ膜４０Ａによれば、厚膜層４３を備えないフィルタ膜４０と比較して、ＵＶ−Ａ波に対する透過性能を向上させることができる。ここで、ＵＶインデックスのＵＶ−Ｂ波成分ＩＵＶＢは、上記のように、第１のフォトダイオード２０の出力と第２のフォトダイオード３０の出力との差分から算出されることから、第１のフォトダイオード２０と第２のフォトダイオード３０との間で、ＵＶ−Ａ波に対する感度に差がないことが好ましい。厚膜層４３を有するフィルタ膜４０Ａによれば、第１のフォトダイオード２０と第２のフォトダイオード３０との間でＵＶ−Ａ波に対する感度の差をより小さくすることができ、より正確なＵＶインデックスを算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００９２】
１０  基板層
２０  第１のフォトダイオード
３０  第２のフォトダイオード
４０、５０  フィルタ膜
４１、５１  高屈折率層
４２、５２  低屈折率層
１００、１０１、１０２  半導体装置
【図１】
2017084875.tif 000003
【図２】
2017084875.tif 000004
【図３】
2017084875.tif 000005
【図４Ａ】
2017084875.tif 000006
【図４Ｂ】
2017084875.tif 000007
【図４Ｃ】
2017084875.tif 000008
【図５Ａ】
2017084875.tif 000009
【図５Ｂ】
2017084875.tif 000010
【図６Ａ】
2017084875.tif 000011
【図６Ｂ】
2017084875.tif 000012
【図７】
2017084875.tif 000013
【図８】
2017084875.tif 000014
【図９】
2017084875.tif 000015
【図１０】
2017084875.tif 000016
【図１１】
2017084875.tif 000017
【図１２】
2017084875.tif 000018
【図１３】
2017084875.tif 000019
【図１４】
2017084875.tif 000020
【図１５】
2017084875.tif 000021
【図１６Ａ】
2017084875.tif 000022
【図１６Ｂ】
2017084875.tif 000023