(57)【要約】【課題】ＵＶ光を照射することなく半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定することを目的とする。【解決手段】半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、を有する光電流推定方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のＵＶ光を半導体ＵＶセンサに照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定方法であって、
前記半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、
前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、
前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、
前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、を有することを特徴とする光電流推定方法。
【請求項２】
前記膜厚算出工程においては、膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記複数のＰＮ接合受光領域の各々に対応する抵抗素子の抵抗値と、から算出される相関関係に応じて前記測定結果に対応するＰＮ受光領域の膜厚を算出することを特徴とする請求項１記載の光電流推定方法。
【請求項３】
前記光電流推定工程においては、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚の各々における所定の波長及び強度のＵＶ光照射時の発生光電流と、から算出される相関関係に応じて前記膜厚算出工程の算出結果から光電流の大きさを推定することを特徴とする請求項２記載の光電流推定方法。
【請求項４】
前記抵抗素子の膜厚は、前記ＰＮ接合受光領域の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の光電流推定方法。
【請求項５】
前記抵抗素子は、前記ＰＮ接合受光領域と同一不純物濃度の抵抗層を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の光電流推定方法。
【請求項６】
半導体ＵＶセンサの光電流特性に基いてスクリーニングを行う半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法であって、
前記半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、
前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、
前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、
前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、
前記光電流推定工程における推定結果が所定の光電流範囲内の大きさであるかを判定する良否判定工程と、を有することを特徴とする半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法。
【請求項７】
前記膜厚算出工程においては、膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記複数のＰＮ接合受光領域の各々に対応する抵抗素子の抵抗値と、から算出される相関関係に応じて前記測定結果に対応するＰＮ受光領域の膜厚を算出することを特徴とする請求項６載の半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法。
【請求項８】
前記光電流推定工程においては、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚の各々における所定の波長及び強度のＵＶ光照射時の発生光電流と、から算出される相関関係に応じて前記膜厚算出工程の算出結果から光電流の大きさを推定することを特徴とする請求項７記載の半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法。
【請求項９】
前記抵抗素子の膜厚は、前記ＰＮ接合受光領域の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１に記載の半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法。
【請求項１０】
前記抵抗素子は、前記ＰＮ接合受光領域と同一不純物濃度の抵抗層を含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１に記載の半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＶ光を照射することなくＳＯＩ基板に形成される半導体ＵＶセンサに生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定方法及びそれを用いた半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）デバイスは、第１半導体層（以下、半導体基板層と称する）と、その上に形成される第２半導体層（以下、ＳＯＩ層と称する）とが埋め込み酸化膜で絶縁分離される構造を有する。これにより、隣接する素子間の絶縁分離を容易に行うことができ、また、半導体基板層を介して寄生サイリスタが形成されることがないためラッチアップ現象を防ぐことが可能となる。また、トランジスタを絶縁膜上のＳＯＩ層に作り込むことが、トランジスタの微細化に伴って消費電力が増大するいわゆる短チャンネル効果の抑制に有効となる。更に、ＳＯＩ構造で形成されたトランジスタの接合容量は、バルク構造のトランジスタに比べて小さいため、高速動作が可能である。このようにＳＯＩ構造のトランジスタは、優れた特性を有し、従来のバルク基板に形成された半導体素子と比べ高速化、低消費電力化を図ることができるデバイスとして期待されている。
【０００３】
このＳＯＩ構造を有するウエハ（以下、ＳＯＩ基板と称する）を半導体ＵＶセンサに適応する試みがなされている。従来の半導体ＵＶセンサは、窒化ガリウム等の化合物半導体を用いていたため、同一チップ上に周辺回路を搭載することが困難であった。また、シリコン基板を用いた半導体ＵＶセンサの場合、広い波長範囲の光に対して感度を有するため可視光を遮断するための光学フィルタが必要となり製造コストが高く、感度が低いという問題点があった。ＳＯＩ基板を用いた半導体ＵＶセンサは、基板を介したノイズの影響が低減されるため、オペアンプ等の周辺回路を同一チップ内に内蔵するような高密度レイアウトを採用することが可能となる。また、ＳＯＩ基板を用いた半導体ＵＶセンサは、ＳＯＩ層の薄膜化によりＵＶ光にのみ感度を有するフォトダイオードを形成することができ、光学フィルタを使用することなく良好な分光感度特性を得ることができるため、低コストで携帯性の高い小型化を図ることができるといったメリットもある。
【０００４】
例えば、上述したＳＯＩ層の薄膜化においては、ＳＯＩ層を部分的にエッチングすることによって所望の厚さの薄膜部分（すなわち、受光領域）を形成している。かかる薄膜部分が受光領域となり、受光領域のＳＯＩ層の厚さによって半導体ＵＶセンサの受光感度が決定される。すなわち、半導体ＵＶセンサ毎に受光領域のＳＯＩ層の厚さがばらつくと、半導体ＵＶセンサ毎に受光感度がばらつくこととなる。かかる観点から受光領域であるＳＯＩ層の膜厚管理が、従来から重要な製造工程の一部と認識されていた。
【０００５】
しかしながら、従来からＳＯＩ層の膜厚を測定するには、フーリエ変換赤外線分光測定器等の光学な装置を使用する必要があり、かかる装置の価格や、装置の使用方法等の問題点からＳＯＩ層の膜厚の測定は容易ではなかった。かかる問題点を解決する方法として、特許文献１にはＳＯＩ層の膜厚を容易且つ電気的に測定することができる半導体薄膜の膜厚測定素子について開示されている。
【特許文献１】特開２００２−５０６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された半導体薄膜の膜厚測定素子は、ＳＯＩ基板の半導体薄膜内に第１のＳＯＩ層及び第２のＳＯＩ層によって対を成す測定素子を含んでいる。第１のＳＯＩ層は、トレンチ分離溝に囲まれて内側にコンタクト部分であるｎ+の拡散層、埋め込み酸化膜上に形成されたｎ-の拡散層及びｎ-の拡散上に形成され且つｎ+の拡散に挟まれたｐ+の拡散層から構成されている。第２のＳＯＩ層は、トレンチ分離溝に囲まれて内側にコンタクト部分であるｎ+の拡散層、埋め込み酸化膜上に形成され且つｎ+の拡散に挟まれたｐ+の拡散層から構成されている。実際の膜厚測定は、第１のＳＯＩ層及び第２のＳＯＩ層内に設けられたコンタクトを介して第１及び第２のＳＯＩ層のシート抵抗値を測定することによって、所定の関係式からＳＯＩ層の膜厚が算出される。
【０００７】
しかしながら、上述した半導体薄膜の膜厚測定素子を用いて半導体薄膜の膜厚を算出したとしても、半導体ＵＶセンサにおいては実際にＵＶ光を照射しなければ膜厚に起因した光電流の大きさばらつきを知ることができなかった。従って、所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に発生する光電流の大きさが許容範囲内に収まっているかを検査するためには、所定の波長及び強度のＵＶ光の照射が必ず必要となり作業工程が複雑となる問題点があった。
【０００８】
本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ＵＶ光を照射することなく半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、所定のＵＶ光を半導体ＵＶセンサに照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定方法であって、前記半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、を有することを特徴とする光電流推定方法が提供される。
【００１０】
また、前記膜厚算出工程においては、膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記複数のＰＮ接合受光領域の各々に対応する抵抗素子の抵抗値と、から算出される相関関係に応じて前記測定結果に対応するＰＮ受光領域の膜厚を算出しても良い。
【００１１】
また、前記光電流推定工程においては、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚の各々における所定の波長及び強度のＵＶ光照射時の発生光電流と、から算出される相関関係に応じて前記膜厚算出工程の算出結果から光電流の大きさを推定しても良い。
【００１２】
また、前記抵抗素子の膜厚は、前記ＰＮ接合受光領域の膜厚と略同一であっても良い。更に、前記抵抗素子は、前記ＰＮ接合受光領域と同一不純物濃度の抵抗層を含んでいても良い。
【００１３】
また上述した課題を解決するために、半導体ＵＶセンサの光電流特性に基いてスクリーニングを行う半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法であって、前記半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、前記光電流推定工程における推定結果が所定の光電流範囲内の大きさであるかを判定する良否判定工程と、を有することを特徴とする半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法が提供される。
【００１４】
また前記膜厚算出工程においては、膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記複数のＰＮ接合受光領域の各々に対応する抵抗素子の抵抗値と、から算出される相関関係に応じて前記測定結果に対応するＰＮ受光領域の膜厚を算出しても良い。
【００１５】
また、前記光電流推定工程においては、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚と、前記膜厚の異なる複数のＰＮ接合受光領域の膜厚の各々における所定の波長及び強度のＵＶ光照射時の発生光電流と、から算出される相関関係に応じて前記膜厚算出工程の算出結果から光電流の大きさを推定しても良い。
【００１６】
また、前記抵抗素子の膜厚は、前記ＰＮ接合受光領域の膜厚と略同一であっても良い。更に、前記抵抗素子は、前記ＰＮ接合受光領域と同一不純物濃度の抵抗層を含んでいても良い。
【発明の効果】
【００１７】
半導体ＵＶセンサのＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、前記抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、前記抵抗値測定工程の測定結果に応じて前記ＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、前記膜厚算出工程の算出結果に応じて前記半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、を有する故、ＵＶ光を照射することなく半導体ＵＶセンサに所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
先ず、図１を参照しつつ、本発明に用いられる半導体ＵＶセンサ１０の構造について詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されているように、半導体ＵＶセンサ１０の構造は、第１半導体層である半導体基板層１１、半導体基板層１１上に形成された埋め込み酸化膜１２、埋め込み酸化膜１２上に積層された第２半導体層であるＳＯＩ層１３及びＳＯＩ層１３を部分的に被覆する透明保護膜１４から構成されている。また、半導体基板層１１、埋め込み酸化膜１２及びＳＯＩ層１３からＳＯＩ基板１５か形成されている。
【００２１】
ＳＯＩ層１３は、その表面（すなわち、ＵＶ光の受光面側）に２つの凹状の表面形状の溝部１６ａ、１６ｂを有している。溝部１６ａには、低濃度Ｐ型領域１７（以下、Ｐ-領域１７と称する）が形成されている。Ｐ-領域１７は、高濃度Ｐ型領域１８（以下、Ｐ+領域１８と称する）と高濃度Ｎ型領域１９（以下、Ｎ+領域１９と書する）とによって挟まれている。なお、Ｐ+領域はＰ-領域よりも相対的に不純物濃度が高い領域である。
【００２２】
Ｐ-領域１７とＮ+領域１９とは接しているため、その接した面においてＰＮ接合を形成し、フォトダイオードとして機能する。溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さはＵＶ領域の波長のみに感度を有するための所定の厚さであるため、Ｐ-領域１７が半導体ＵＶセンサ１０の光受領域となって、照射される光のうちＵＶ領域の波長のみに感度を持つこととなる。例えば、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さが３０ｎｍ、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９のＳＯＩ層１３の厚さが５０ｎｍであっても良い。また、Ｐ-領域１７、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９がＳＯＩ層の表面に沿って並置されるように形成されていることから、Ｐ-領域１７、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９からラテラル型ダイオード２０が形成されている。
【００２３】
なお、Ｐ+領域１８とＮ+領域１９には、アルミ電極等のコンタクト（図示せず）が形成され、かかるコンタルトを介してＰ-領域１７に所望のマイナス電圧を印加させる。ＰＮ接合面をその一部に含むＰＮ接合受光領域であるＰ-領域１７に所望のマイナス電圧を印加させるためにも、コンタクトに接続する部分（本実施例においては、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９）には、高濃度の不純物をイオン注入した領域を形成する必要がある。
【００２４】
また、ＳＯＩ層にはラテラル型ダイオード２０を囲むように、ＳＯＩ層１３の表面から埋め込み酸化膜１２に至る深さまで素子分離領域２１ａ、２１ｂが形成されている。ラテラル型ダイオード２０は、素子分離領域２１ａ、２１ｂによって後述する抵抗素子と分離されることから寄生効果を防止することができる。
【００２５】
素子分離領域２１ｂを挟んでラテラル型ダイオード２０と隣り合う位置に所定の不純物濃度の抵抗素子２２が形成されている。抵抗素子２２は、その表面上に凹状の表面形状の溝部１６ｂを有している。ここで、抵抗素子２２は説明の便宜上から、溝部１６ｂに形成された抵抗層２３、抵抗層２３を囲む抵抗層２４から構成されているものとする。抵抗層２３と抵抗層２４のＰ型又はＮ型の何れでも良い。また、抵抗層２３及び抵抗層２４の不純物濃度はすべて均一であっても良い、２つの抵抗層が区別されなくても良い。溝部１６ｂの抵抗層２３の厚さは、ＰＮ接合受光領域である溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さと略同一であることが望ましい。すなわち、溝部１６ａと溝部１６ｂとの深さが略同一であることが望ましく、例えば、溝部１６ａ、１６ｂを同一工程及び同一形成条件（例えば、エッチングレート、マスク寸法等）によって形成することによって、その深さを略同一に調整しても良い。
【００２６】
また、抵抗層２３及び抵抗層２４の不純物濃度は、ラテラルダイオード２０の一部であるＰ-領域１７、Ｐ+領域１８又はＮ+領域１９のいずれかと同一の不純物濃度であっても良い。例えば、Ｐ+領域１８を形成するときに、Ｐ+領域１８を形成するためのイオン注入量と同一のイオン注入量を抵抗層２３及び抵抗層２４となる部分に注入しても良い。また、抵抗素子２２は、Ｐ+領域、Ｐ-領域及びはＮ+領域からなるように抵抗層２３、２４の不純物濃度を調整しても良い。
【００２７】
なお、ラテラル型ダイオード２０と抵抗素子２２とは、その厚みのみだけではなく、その断面形状等も略同一となるように形成されても良い。
【００２８】
また、透明保護膜１４は、ＵＶ光に対して透過可能な保護膜である。透明保護膜１４は、ＳＯＩ層１３全体を被覆せずに、ＰＮ接合受光領域であるＰ-領域１７のみを部分的に被覆しても良い。
【００２９】
次に、本発明に用いられる半導体ＵＶセンサ１０の抵抗素子２２の抵抗値と、ＰＮ接合受光領域である溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さと、の関係を図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００３０】
図２（ａ）は、横軸が抵抗素子２２の抵抗値の逆数であり、縦軸がＰＮ接合受光領域である溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さである。グラフ内のプロットは、製造された半導体ＵＶセンサ１０の抵抗素子２２の抵抗値を実際の測定によって得られる測定値の逆数値と、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さを従来の膜厚測定装置を使用することで得られる測定値と、を示している。抵抗素子２２の抵抗値の測定例としては、２箇所の抵抗層２４にプローブピンを当てることで測定しても良い。また、グラフ内には複数プロットが示されており、それぞれのプロットは異なる半導体ＵＶセンサの測定結果を示している。ここで、異なる半導体ＵＶセンサとは、同一ウエハ内に製造された異なる半導体ＵＶセンサ又は製造ロットの異なる半導体ＵＶセンサのことであり、設計値（例えば、不純物濃度及び寸法等）が異なる半導体ＵＶセンサは含まれない。また、グラフ内の直線はプロットから得られる回帰直線を示している。
【００３１】
図２（ａ）に示されているように、抵抗素子２２の抵抗値が減少（すなわち、グラフ横軸の値が増加）すれば溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さも増加することとなる。また、グラフの相関係数は０．９７８７であることから、抵抗素子２２の抵抗値と溝部１６ａのＳＯＩ層との間には、十分な相関関係があることが判る。
【００３２】
従って、同一の構造の半導体ＵＶセンサにおいては、
【数式１】
【００３３】
2009278037.tif 000003
【００３４】
の関係式が成り立つこととなる。具体的な対応関係は、図２（ａ）を関数としてグラフ化した図２（ｂ）に示されているように、Ｔｓｉ-が１/Ｒｓ-と、Ｔｓｉ0が１/Ｒｓ0と、Ｔｓｉ+が１/Ｒｓ+とが対応することとなる。
【００３５】
上述した内容から、寸法及び不純物濃度等の設計事項が確定している半導体ＵＶセンサにおいて、あらかじめ複数のサンプルによる上述したそれぞれの値を測定して、定数Ｇが決定された数式１の関係式を算出しておけば、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さ管理を抵抗素子２２の抵抗値を管理することで実現することが可能となる。例えば、図２（ｂ）に示されているように、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さの設定値をＴｓｉ0とし、その厚さの誤差範囲をＴｓｉ-からＴｓｉ+とする場合においては、抵抗素子２２の抵抗値の設定値をＲｓ0とし、抵抗値の誤差範囲をＲｓ-からＲｓ+として管理すれば良いこととなる。
【００３６】
以上のことから、本発明の実施例としての半導体ＵＶセンサ１０においては、予め定数Ｇが決定された数式１の関係式を算出しておくことにより、その後のＰＮ接合受光領域の膜厚管理を抵抗素子の抵抗値管理によって実現することが可能となる。
【００３７】
次に、本発明に用いられる半導体ＵＶセンサ１０のＰＮ接合受光領域である溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さと、所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流と、の関係を図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００３８】
図３（ａ）は、横軸がＰＮ接合受光領域である溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さであり、縦軸が所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流の大きさである。グラフ内のプロットは、製造された半導体ＵＶセンサ１０の溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さを従来の膜厚測定装置を使用することで得られる測定値と、波長が３６５ｎｍのＵＶ光を照射したときに生じ得る光電流の測定値と、を示している。また、グラフ内には複数プロットが示されており、それぞれのプロットは異なる半導体ＵＶセンサの測定結果を示している。ここで、異なる半導体ＵＶセンサとは、図２（ａ）について説明した場合と同じ半導体ＵＶセンサのことである。また、グラフ内の曲線はプロットから得られる回帰曲線を示している。
【００３９】
図３（ａ）に示されているように、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さが増加すれば、生じ得る光電流も増加することとなる。また、グラフの相関係数は０．９９９であることから、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さと発生する光電流との間には、十分な相関関係あることが判る。
【００４０】
従って、同一の構造の半導体ＵＶセンサにおいては、
【数式２】
【００４１】
2009278037.tif 000004
【００４２】
の関係式が成り立つこととなる。具体的な対応関係は、図３（ａ）を関数としてグラフ化した図３（ｂ）に示されているように、光電流のばらつき幅は溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さの範囲（すなわち、ばらつき幅）に対応することとなる。
【００４３】
また、光電流のばらつき幅は、数式２を用いることで以下の数式によって表わすことができる。
【数式３】
【００４４】
2009278037.tif 000005
【００４５】
上述した内容から、寸法及び不純物濃度等の設計事項が確定している半導体ＵＶセンサにおいて、あらかじめ複数のサンプルによる上述したそれぞれの値を測定して、定数Ｆが決定された数式２の関係式を算出し且つ数式３を利用することで、光電流のばらつきの管理を溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さの管理によって実現することが可能となる。
【００４６】
また、溝部１６ａのＳＯＩ層１３の厚さの管理は、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明したように、抵抗素子２２の抵抗値によって管理によって実現できることから、数式１から３を利用することで光電流のばらつき幅が抵抗素子２２の抵抗値逆数の幅と所定の対応関係にあることが判る。すなわち、所望の光電流のばらつき範囲に収めるために必要な管理範囲幅を抵抗素子２２の抵抗値の幅として算出することができる。
【００４７】
以上のことから、本発明の実施例としての半導体ＵＶセンサ１０においては、予め定数が決定された数式１から３の関係式を算出しておけば、半導体ＵＶセンサ１０の光電流のばらつき管理を抵抗素子２２の抵抗値を管理することができる。また、ＵＶ光を照射しない段階においても、複数の半導体ＵＶセンサ１０の光電流のばらつきを知ることができる。
【００４８】
次に、図４を参照しつつ、本発明に用いられる半導体ＵＶセンサ１０の製造方法について詳細に説明する。
【００４９】
先ず、半導体基板層１１、埋め込み酸化膜１２及びＳＯＩ層１３からなるＳＯＩ基板１５を準備する（図４（ａ））。ＳＯＩ基板１５は、貼り合わせ法又はＳＩＭＯＸ（Silicon Implanted Oxide）法等の方法で形成されていても良い。因みにＳＩＭＯＸ法で、プライムウエハ表面から高エネルギー且つ高濃度の酸素をイオン注入し、その後熱処理で注入酸素とシリコンを反応させ、ウエハ表面近傍の内部にＳｉＯ2からなる絶縁層を形成する。一方、貼り合わせ法では、表面にＳｉＯ2膜を形成したウエハと、かかるウエハとは別のウエハを熱と圧力で接着し、片側のウエハを途中まで研削除去することによってＳＯＩ基板を形成する。なお、ＳＯＩ層１３はＰ型及びＮ型のいずれの半導体基板であっても良く、本実施例においてはＰ型の半導体基板を使用しているものとする。
【００５０】
次に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法又はＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法を用いてＳＯＩ層１３に素子分離領域２１ａ、２１ｂを形成する（図４（ｂ））。素子分離領域２１ａ、２１ｂは、ラテラル型ダイオード２０を隣接するその他の素子領域（本実施例においては、抵抗素子２２）から絶縁分離するためのものであり、ＳＯＩ基板１５のＳＯＩ層１３表面から埋め込み酸化膜１２に至る深さまで形成される。
【００５１】
次に、所望の２つの開口を有するフォトマスクをＳＯＩ層上に形成し、ドライエッチングによってＳＯＩ層１３を部分的に削り、イオン注入後にＰＮ接合受光領域となる溝部１６ａ及び溝部１６ａと略同一の深さである溝部１６ｂを形成する（図４（ｃ））。フォトマスクの２つの開口の寸法は略同一であり、且つ、その開口位置は隣接していることからドライエッチングによって形成される溝部１６ａ、１６ｂはその深さ及び形状が略同一となる。
【００５２】
次に、ドライエッチング用のフォトマスクを除去後、溝部１６ａに開口を有するフォトマスクをＳＯＩ基板１５上に形成し、かかる開口を介してボロンをイオン注入することにより溝部１６ａにＰ-領域１７を形成する（図４（ｄ））。
【００５３】
次に、Ｐ-領域１７を形成するためのフォトマスクを除去後、素子分離領域２１ａと溝部１６ａとの間及び溝部１６ｂ並びに溝部１６ｂを挟む所定の幅部分を露出させるための開口を有するフォトマスクを形成し、かかる開口を介してボロンをイオン注入することによりＰ+領域１８及び抵抗素子２２を形成する（図４（ｅ））。ここで、Ｐ+領域１８の幅と溝部１６ｂから素子分離層２１ｂまでの距離は略同一であることが望ましい。
【００５４】
次に、Ｐ+領域１８及び抵抗素子２２を形成するためのフォトマスクを除去後、素子分離領域２１ｂと溝部１６ａとの間を露出するための開口を有するフォトマスクを形成し、かかる開口を介してリンをイオン注入することによりＮ+領域１９を形成する（図４（ｆ））。すなわち、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９は、ＳＯＩ層１３の表面に沿って並置されるように形成され、Ｐ-領域１７及びＮ+領域１９により、ＰＮ接合が形成される。ＰＮ接合形成後、抵抗素子２２の抵抗値の測定を行い、抵抗値が所定値よりも高ければ溝部１６ａ、１６ｂに追加のエッチングを施しても良い。かかる追加エッチングによって、ＰＮ接合受光領域の膜厚を再調整して光電流のばらつきである半導体ＵＶセンサの受光特性のばらつきを抑制することができる。
【００５５】
抵抗素子２２の抵抗値が所定範囲内に調整された後、溝部１６ａを被覆すべく透明保護膜１４を形成する（図４（ｇ））。なお、透明保護膜１４は、ＳＯＩ層１３の溝部１６ａの一部分のみならず、ＳＯＩ層１３の全体を覆うように形成しても良い。
【００５６】
透明保護膜１４の形成後、スパッタ法等により、Ｐ+領域１８及びＮ+領域１９に電気的に接続されたアルミ電極等のコンタクトを形成する。以上の工程を経ることにより半導体ＵＶセンサ１０が完成する。
【００５７】
なお、Ｐ+領域１８をＰ-領域１７の前に形成する場合には、Ｐ+領域１８と同時に形成される抵抗素子２２の抵抗値の測定結果に基いて、Ｐ-領域１７の形成される前段階において、溝部１６ａを追加エッチングしても良い。
【００５８】
次に、本発明の実施例としての光電流推定方法及びそれを用いた半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法について図５を参照しつつ説明する。
【００５９】
先ず、上述した半導体ＵＶセンサ１０の製造方法によって、ラテラルダイオード２０の近傍に抵抗素子２２を形成する（ステップＳ１）。ここで、透明保護膜１４を形成する前（すなわち、図４（ｆ））の工程まで実施することが望ましい。これは、透明保護膜１４を形成する前に光電流の大きさを推定してかかる半導体ＵＶセンサ１０が不良品と判断された場合に、不良品に再度エッチング等を施して再製造を行うことを可能とさせるためである。なお、本工程を抵抗素子形成工程と称する。
【００６０】
次に、形成した抵抗素子２２にプローブ等の測定器具を接触させて抵抗素子２２の抵抗値を測定する（ステップＳ２）。なお、本工程を抵抗値測定工程と称する。
【００６１】
次に、抵抗値測定工程において測定した抵抗素子２２の抵抗値と、図２（ａ）に示された抵抗素子の抵抗値の逆数とＰＮ受光領域における膜厚との相関関係グラフを利用して、測定結果に対応したＰＮ受光領域の膜厚を算出する（ステップＳ３）。
また、図２（ｂ）から算出される数式１を利用することによって測定結果に対応したＰＮ受光領域の膜厚を算出しても良い。なお、本工程を膜厚算出工程と称する。
【００６２】
次に、膜厚算出工程において算出されたＰＮ受光領域の膜厚と、図３（ａ）に示されたＰＮ受光領域の膜厚と所定の波長及び強度のＵＶ光照射時に発生する光電流との関係を示した相関関係グラフを利用して、膜厚算出工程における算出結果に応じた光電流の大きさを推定する（ステップＳ４）。また、図３（ｂ）から算出される数式２を利用することによって算出結果に対応した光電流の大きさを算出しても良い。図３（ａ）に示された相関関係グラフは所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合における相関関係を示しているため、異なるＵＶ光（例えば、波長又は強度が異なるＵＶ光）における光電流の大きさを推定するためにはかかる異なるＵＶ光おける相関関係グラフを予め作成しておき、かかる異なるＵＶ光における相関関係グラフを利用して所望のＵＶ光おける光電流の大きさを推定することとなる。なお、本工程を光電流推定出工程と称する。
【００６３】
ここでまでの工程が、ＵＶ光を照射することなく所定の波長及び強度のＵＶ光の照射に応じて生じ得る光電流の大きさの推定方法となる。
【００６４】
更に、光電流推定工程において推定された光電流の大きさが所定の範囲内（例えば、図３（ｂ）に示されたＩｐｈｏｔｏばらつき幅）であるかを判定する（ステップＳ５）。所定の範囲内であれば良品と判断され（ステップＳ６）、その後の透明保護膜１４の形成等の製造工程に進むこととなる。一方で、所定の範囲外であれば不良品と判断され（ステップＳ７）、再度エッチングを施し溝部１６ａ、１６ｂにおける膜厚を調整して、光電流の大きさが所定の範囲内になるようにしても良い。なお、本工程を良否判定工程と称する。
【００６５】
また、ステップＳ１からＳ４までの光電流推定方法にステップＳ５からＳ７を加えることで、光電流推定方法を利用した半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法となる。
【００６６】
以上のように、本実施例による光電流推定方法によれば、半導体ＵＶセンサ１０のＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子２２を形成する抵抗素子形成工程と、抵抗素子２２の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、抵抗値測定工程の測定結果に応じてＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、膜厚算出工程の算出結果に応じて半導体ＵＶセンサ１０に所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定する光電流推定工程と、を有する故、ＵＶ光を照射することなく半導体ＵＶセンサ１０に所定の波長及び強度のＵＶ光を照射した場合に生じ得る光電流の大きさを推定することができる。
【００６７】
また、以上のように本実施例による半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法によれば、半導体ＵＶセンサ１０のＰＮ接合受光領域に並んで抵抗素子２２を形成する抵抗素子形成工程と、抵抗素子２２の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、抵抗値測定工程の測定結果に応じてＰＮ受光領域の膜厚を算出する膜厚算出工程と、膜厚算出工程の算出結果に応じて半導体ＵＶセンサ１０に所定の波長及び強度のＵＶ光を入射した場合に生じ得る光電流の大きさを算出する光電流推定工程と、光電流推定工程における推定結果が所定の大きさ範囲内にあるかを判定する良否判定工程と、を有する故、ＵＶ光を照射することなく半導体ＵＶセンサ１０に生じ得る光電流の大きさ基いて良否判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に用いられる半導体ＵＶセンサの断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に用いられる半導体ＵＶセンサにおける抵抗素子の抵抗値の逆数とＰＮ受光領域の膜厚との関係を示したグラフであり、（ｂ）は図２（ａ）の示された関係を関数として表わすためのグラフである。
【図３】（ａ）は本発明に用いられる半導体ＵＶセンサにおけるＰＮ受光領域の膜厚とＵＶ光照射時に生じ得る光電流の大きさとの関係を示したグラフであり、（ｂ）は図３（ａ）の示された関係を関数として表わすためのグラフである。
【図４】本発明に用いられる半導体ＵＶセンサの製造工程における各製造工程における断面図である。
【図５】本発明における光電流推定方法及びそれを用いた半導体ＵＶセンサのスクリーニング方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  半導体ＵＶセンサ
１１  半導体基板層（第１半導体層）
１２  埋め込み酸化膜
１３  ＳＯＩ層（第２半導体層）
１４  透明保護膜
１５  ＳＯＩ基板
１６ａ、１６ｂ  溝部
１７  低濃度Ｐ型領域
１８  高濃度Ｐ型領域
１９  高濃度Ｎ型領域
２０  ラテラルダイオード
２１ａ、２１ｂ  素子分離領域
２２  抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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