光檢測裝置及用於該光檢測裝置的光學濾光器的製作方法

2023-06-10 09:44:11

專利名稱：光檢測裝置及用於該光檢測裝置的光學濾光器的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有光電變換作用的裝置、即檢測特定範圍的波長的光的光檢測裝置及用於該光檢測裝置的光學濾光器。
背景技術：
光檢測裝置使用有根據受光部的光感應電流量的變化檢測照射到受光部的紫外線的所謂導光型傳感器元件的裝置。根據成本低廉及摻雜的控制難易度，一直以來考慮對波長400nm至750nm範圍的可見光等也具有檢測靈敏度的Si半導體等。該導光型傳感器元件的光檢測原理為，通過向受光部的半導體照射具有能帶隙以上的能量的光，利用光電變換作用在半導體內產生電子-空穴對，通過外部施加電壓將該載流子向外部電路取出， 作為光感應電流量進行檢測。現有的光電變換元件如上述一般由Si構成，Si在比1. 11 μ m短的全部波長區域具有感光度，不能只取出特定波長的光來測定光量。該情況下，可見光截止濾光器一般為交替堆疊普通折射率不同的膜的幹涉濾光器。但是，由於截止能帶(力7卜〃 > F )寬由使用的膜的折射率差決定，故而幹涉濾光器難以使能夠將光量截斷為大致為零的波長區域形成為400-800nm的可見光全區域。並且， 在幹涉濾光器中必然存在不能截斷的波長這種成分，即使能夠截斷可見光，也不能截斷紅外光。該情況下，Si光電變換元件中也具有相對於紅外光的感光度，所以難以僅使紫外光透射而進行測定。專利文獻1 (日本)特開2009-158570號公報專利文獻2 (日本)特開2007-67331號公報專利文獻3 (日本)特開2002-164565號公報專利文獻4 (日本)特開2009-1589 號公報專利文獻5 (日本)特開2007-305868號公報專利文獻6 (日本)特開2006-318947號公報另一方面，為了解決上述幹涉濾光器和Si光電變換元件組合而產生的問題，提出有通過改變pn結面的深度、即改變光電變換區域的深度，改變受光感光度的波長區域來檢測光的方案。較淺地形成Pn結面，通過在較短的波長區域感光度特性優異的光電變換區域檢測光，較深地形成pn結面，通過長波長側的感光度良好的光電變換區域檢測光。通過算出該兩個檢測信號的差值(差分)來檢測短波長側的光(例如，專利文獻1 6)。但是，在該情況下，紫外區域的感光度也差，且對每個紫外區域的要檢測的波長， 需要調節pn結的深度，極為繁雜。另外，無論怎樣調節pn結的深度，都難以僅檢測紫外區域的光。另外，如專利文獻2，具有使兩個光電變換區域的pn結的深度相同，在一光電二極體形成吸收紫外線的一部分的紫外線吸收膜，以取其差的方式構成的結構。但是，認為，該紫外線吸收膜為吸收紫外線的一部分的膜，如文獻中記載，吸收一部分紫外線使受光的紫
4外線減弱的程度的膜。因此，由於紫外線吸收的程度弱，故而即使根據差值算出的情況下， 其檢測靈敏度也弱。另外，如專利文獻2，在獲取形成有光學濾光器的光電二極體A與未設有光學濾光器的光電二極體B之差的情況下，產生以下的問題。形成有光學濾光器的光電二極體A — 方，來自光學濾光器的表面的反射光和來自光學濾光器與半導體層的界面的反射光產生幹涉，產生幹涉條紋。由於在光檢測信號中包含該幹涉條紋(幹涉帶)產生的信號，所以無法進行正確的檢測。如上所述，難以有選擇地、高靈敏度地檢測作為測定對象的特定波長區域的光。

發明內容
本發明是為了解決上述問題而設立的，其目的在於提供有能夠選擇地、高靈敏度地檢測特定波長區域的光的光檢測裝置及用於該光檢測裝置的光學濾光器。為了實現上述目的，本發明的光檢測裝置具備通過光電變換進行光的檢測的多個光檢測部，其特徵在於，至少具備第一光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收波長範圍為λ的光的光吸收半導體層；第二光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有不存在光的吸收區域的透射膜，通過計算所述第一光檢測部的信號和所述第二光檢測部的信號來計測波長範圍為λ的光量。另外，在本發明的光檢測裝置其它的構成中，具備通過光電變換進行光的檢測的多個光檢測部，其特徵在於，至少具備第一光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收波長範圍為λ的光的第一光學濾光器；第二光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收包含波長範圍λ在內的波長範圍為λ 1的光或不存在光的吸收區域的第二光學濾光器，所述第一光學濾光器及第二光學濾光器以在光的透射光譜中不存在濾光器的膜厚產生的幹涉條紋的方式構成，通過計算所述第一光檢測部的信號和所述第二光檢測部的信號計測波長範圍為λ的光量。另外，本發明的光學濾光器，用於使膏狀的物質固化，其特徵在於，在所述膏狀物質中包含有用於吸收一定的波長範圍的光的半導體粒子。由於本發明的光檢測裝置至少具備第一光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收波長範圍為λ的光的光吸收半導體層；第二光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有不存在光的吸收區域的透射膜，故而不會如以往那樣調節兩個光電變換區域的深度的關係，就能夠有選擇地、高靈敏度地檢測波長範圍為λ的光。另外，在本發明的光檢測裝置中至少具備第一光檢測部，其具有吸收一定的波長範圍為λ的光的第一光學濾光器；第二光檢測部，其具有吸收包含波長範圍為λ在內的波長範圍為λ 1的光或不存在光的吸收區域的第二光學濾光器。而且，第一光學濾光器及第二光學濾光器以在光的透射光譜中不存在濾光器的膜厚產生的幹涉帶的方式構成，通過計算第一光檢測部的信號和所述第二光檢測部的信號計測波長範圍為λ的光量。因此，將幹涉帶造成的噪音完全除去，能夠有選擇地、高靈敏度地檢測希望的波長範圍的光。另外，本發明光學濾光器是使膏狀的物質固化的光學濾光器，在膏狀物質中包含有用於吸收一定的波長範圍的光的半導體粒子。因此，光學濾光器吸收特定的波長範圍的光，並且能夠以在光的透射光譜中不存在濾光器的膜厚產生的幹涉帶的方式構成。


圖1是表示本發明的光檢測裝置的一構造例的剖面圖；圖2是表示本發明的光檢測裝置的一構造例的剖面圖；圖3是表示本發明的光檢測裝置的一構造例的剖面圖；圖4A 4E是用於表示在紫外光吸收半導體層使用SiO的情況下可以忽略從SiO 透射的紫外光的實驗工序圖；圖5是表示圖4的實驗工序的測定結果的圖；圖6A、6B是用於表示在紫外光吸收半導體層使用ZnO的情況下可以忽略從ZnO透射的紫外光的實驗構成圖；圖7A、7B是表示通過圖6的構成的測定結果的圖；圖8A、8B是表示在PIN PD中將SiO和SW2分別形成於受光面的構造的圖；圖9是表示通過圖8的構造測定的受光感光度曲線的圖；圖10是表示SiO/藍寶石、SiO2/藍寶石各自的光的透射率光譜的圖；圖11是表示通過獲取圖9的感光度曲線之差算出的感光度曲線的圖；圖12是表示使利用圖1的構成的紫外光吸收半導體層和透射膜而在各受光元件的受光感光度上產生的幹涉帶一致的狀態的圖；圖13是表示通過獲取圖12的感光度曲線之差算出的感光度曲線的圖；圖14是表示以圖1的構造在各受光元件設有兩個光電變換區域的構造例的剖面圖；圖15是表示以圖14的構造檢測紫外區域的光的方法的圖；圖16是表示能帶隙相當波長和MgZnO的Mg含有比率的關係的圖；圖17是表示在紫外光吸收半導體層使用M^iZrvxO而使Mg的含有率變化的情況等的感光度曲線的圖；圖18是表示本發明的光學濾光器的特性的圖；圖19是表示使用本發明的光學濾光器的受光元件的差分信號的特性的圖；圖20是表示為了測定圖18的特性而使用的受光元件的構成的剖面圖；圖21A、21B是表示在具有現有的光學濾光器的受光元件中產生幹涉帶的狀態的圖；圖22是表示以圖21的構成測定受光感光度的結果的圖；圖23是表示圖22的兩個感光度曲線的差分信號的圖；圖M是表示使用現有的光學濾光器並使光學膜厚相同的兩個受光元件的構成的剖面圖；圖25是表示以圖M的構成測定受光感光度的結果的圖；圖沈是表示圖25的兩個感光度曲線的差分信號的圖；圖27是表示使用了光學濾光器的光檢測裝置的一構造例的剖面圖；圖觀是表示使用了光學濾光器的光檢測裝置的一構造例的斷畫圖；圖四是表示使用了光學濾光器的光檢測裝置的一構造例的剖面圖；圖30是表示通過獲取圖四的感光度曲線之差算出的感光度曲線的圖31是表示從圖30的PDll的曲線分別減去PD12 PD14算出的差分信號的圖；圖32是放大圖31的圖；圖33是由圖31的三個差分信號求出紫外光A、B、C的各區域的感光度的曲線的圖；圖34是放大圖33的圖；圖35是表示半導體的種類和各半導體的吸收端波長的圖。標記說明1 支承基板2 φ 型層3:n 型層4 紫外光吸收半導體層4A 光學濾光器5:陽極電極6:陰極電極7 保護膜10 層間絕緣膜12 φ 型層13 :n 型層14 透射膜14Α:光學濾光器15:陽極電極16:陰極電極17 保護膜40 支承基板
具體實施例方式以下，參照

本發明的一實施方式。本發明的光檢測裝置由以半導體光電變換層為基體的光電變換元件構成。在此，所謂半導體光電變換層為具有將光變換成電流的作用的半導體層，例如，對應於在Pn結及肖特基結中形成耗盡層的半導體層。首先，光檢測裝置可以如圖1構成。圖1是表示本發明一實施方式的光檢測裝置的構造的剖面圖。該光檢測裝置具備共用的支承基板1。支承基板1例如可使用矽。在支承基板1上形成有相當於一個光檢測部的受光元件100、相當於一個光檢測部的受光元件 200。受光元件100、200為檢測從圖的上方照射的光的元件。Pn的極性也可以和圖1相反， 以下相同。在受光元件100中以層間絕緣膜10為界形成P型層2。在ρ型層2的表層部埋設有η型層3，該η型層3通過在俯視時自ρ型層2的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜 η型雜質而形成。由此，在受光元件100上形成有由ρ型層2和η型層3的ρη結構成的光電變換區域Α。通常，在受光元件中，從受光面射入的光的波長越短，則在越淺的位置被吸收。
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ρ型層2的表面及η型層3的表面通過由S^2或SiN等構成的透明的保護膜7覆蓋。另外，P型層2的側面由層間絕緣膜10覆蓋。層間絕緣膜10與保護膜7同樣，通過由 SiO2或SiN等構成的透明膜構成。在保護膜7上形成有陽極電極5、陰極電極6。陽極電極 5經由形成於保護膜7的開口部與ρ型層2連接。陰極電極6經由形成於保護膜7的開口部與η型層3連接。由此，通過ρ型層2和η型層3的ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極6輸出。另一方面，以覆蓋陰極電極6的方式在保護膜7上形成有紫外光吸收半導體層4。 紫外光吸收半導體層4為吸收波長範圍為λ的光的光吸收半導體層。即，為起到吸收紫外光並使波長比紫外光長的光透射的光學濾光器的作用的紫外光吸收層，為由半導體形成的薄膜。在此，紫外區域設為400nm以下的波長至200nm左右的波長的區域。紫外區域還分為紫外光A (比波長320nm大且400nm以下)、紫外光B(比波長^Onm大且320nm以下)、 紫外光C (波長^Onm以下)。另外，設於受光面側的紫外光吸收半導體層4形成為覆蓋由ρ型層2和η型層3 的ρη結構成的光電變換區域A整體的大小，紫外光吸收半導體層4的面積形成為與光電變換區域A的面積相同，或比光電變換區域A的面積大。紫外光吸收半導體層4優選使用僅有選擇地吸收紫外光的材料。作為滿足該要求的材料，作為氧化物系材料例舉出&ι0、MgZnO, TiO2, SrTiO2, InGaZnO等。另外，也可以是 InGaN, AlGaN, GaN等。這些是具有不吸收可見光區域的光的能帶隙的材料，為電阻值高的材料。本實施例中使用了 M^iSvxO(O彡X < 1)。另一方面，在受光元件200中，在支承基板1上的ρ型層12的表層部埋設有η型層13，該η型層13通過在俯視時自ρ型層12的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η 型雜質而形成。由此，在受光元件200上形成有由ρ型層12和η型層13的ρη結構成的光電變換區域B。使上述光電變換區域A的ρη結的深度和光電變換區域B的ρη結的深度相同而製作，但也可以形成為不同的深度。另外，為了儘量減少紅外光的照射，優選ρη結面的深度在不太深的位置形成。ρ型層12的表面及η型層13的表面通過由SiO2或SiN等構成的透明的保護膜17 覆蓋。另外，P型層12的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜17上形成有陽極電極15、 陰極電極16。陽極電極15經由形成於保護膜17的開口部與ρ型層12連接。陰極電極16 經由形成於保護膜17的開口部與η型層13連接。由此，由ρ型層12和η型層13的ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極16輸出。另一方面，以覆蓋陰極電極16的方式在保護膜17上形成有透射膜14。透射膜14 使用作為不存在光的吸收區域的光學濾光器使用，不吸收紫外光且對紫外光及波長比紫外光長的光透明且為絕緣體的電介體。用於透射膜14的電介體有Si02、&02、Al203、Si3N4等。 這些電介體不僅對紫外光，而且對可見光至紅外光都具有非常高的透射率。另外，對於保護膜7、17，也與透射膜14 一樣，優選對紫外光及波長比紫外光長的光透明的膜。因此，與透射膜14 一樣優選由上述電介體構成。另外，設置於受光面側的透射膜14形成為覆蓋ρ型層12和η型層13的ρη結構成的光電變換區域B的整體的大小，透射膜14的面積形成為與光電變換區域B的面積相同或比光電變換區域B面積大。對於圖1的紫外光檢測裝置的製造方法進行說明。由於是可以使用已知的製造方法製作的紫外光檢測裝置，所以簡單地說明製造順序的一例。在支承基板1上形成η型矽層。使η型矽層的表面(上表面)氧化，形成成為保護膜7、17的氧化覆膜Si02。在該氧化覆膜S^2上開孔，利用離子注入法等注入P型雜質，製作P型層2、12。接著，在氧化覆膜 SiO2上開設另外的孔，在ρ型層2、12的一部分區域利用離子注入法等注入η型雜質，製作η 型層3、13。由於形成於上述氧化覆膜SiO2W孔的區域為陽極電極5、15、陰極電極6、16的各電極接觸的P型層及η型層的區域，所以利用離子注入法等以接觸電阻降低的方式形成接觸區域。之後，使矽層的中央部分及外側部分氧化，製作作為層間絕緣膜10的氧化覆膜 SiO20接著，通過濺射法或蒸鍍法形成陽極電極、陰極電極後，形成紫外光吸收半導體層4、 透射膜14。最後進行配線等。接著，圖4、5是表示在紫外光吸收半導體層4上使用有Mgxavx0(0彡Χ< 1)的情況下，僅能夠檢測紫外光的圖。圖4表示實驗工序的情況。使用市場經銷的矽光電二極體，照射紫外光和可見光，比較其光電流輸出。首先，如圖4Α，向矽光電二極體41僅照射波長365nm的紫外光，計測光電流1 。接著，如圖4B，僅向矽光電二極體41照射可見光，計測光電流Iv。接著，如圖4C， 向矽光電二極體41照射波長365nm的紫外光和可見光，計測光電流Iu+V。如圖4D，將在玻璃基板42上形成有ZnO層43的層疊體配置在矽光電二極體41上。在該狀態下，從上方僅照射可見光，計測光電流Ilv。接著，如圖4E，以與圖4D相同的構成照射波長365nm的紫外光和可見光雙方，計測光電流Ilu+V。在此，算出ZnO層43表面的可見光的反射光。反射光量表現為(Iv-Ilv)。另一方面，判斷有沒有ZnO層43表面的紫外光的反射。若從由圖4E計測的Ilu+V減去由圖4B計測的Iv並加上圖4D的ZnO層43表面的可見光的反射光量(Iv-Ilv)，則算出圖4E的測定中的僅紫外光量的檢測值。即，由{I1U+V-IV+(IV-I1V)}表示。在圖4E的測定中，在ZnO層43 表面的紫外光幾乎沒有反射成分且被吸收的情況下，應該為Iu= {ιιυ+ν-ιν+(ιν-πν)}。因此，圖5是縱軸表示圖4A的測定的光電流Iu,橫軸表示{I1U+V-IV+(IV-I1V)}，描繪出數據的圖。縱軸、橫軸的單位都為納安(nA)。另外，使波長365nm的紫外光的光強變化為42 μ W/cm2、125 μ W/cm2、187 μ W/cm2、300 μ ff/cm2,進行與上述相同的測定、計算，對這些數據進行描繪。由圖5可知，為成正比例的直線。即，Iu= {I1U+V-IV+(IV-I1V)}。接著，成為紫外光吸收半導體層4的MgxSvxO層幾乎將紫外光完全吸收，表示透射成分可以忽視。圖6所示的41為市場經銷的矽結光電二極體。首先，如圖6A，將矽結光電二極體封裝並從受光窗46照射紫外光和可見光雙方，測定光電流。進行測定時，最初使紫外光的輸出(功率密度)為零進行測定後，順序提高功率密度，測定光電流和紫外光的功率密度的關係。圖7A的Cl曲線表示其測定結果。另一方面，如圖6B所示，對於與Cl的測定中使用的構成相同的封裝，在受光窗46 的上表面配置膜厚500nm的ZnO層43，與Cl的測定的情況同樣地，照射紫外光和可見光雙方。紫外光最初輸出為零，與Cl時相同地，順序提高功率密度進行測定。圖7A表示其測定結果。如圖7A所示，可知，在不存在ZnO層的罩的情況下，如Cl，以可見光的檢測電流為基礎，隨著紫外光強度的增加，光電流成比例地上升。另一方面，可知，具有ZnO層的罩的情況下，如C2，即使紫外光強度提高，也能夠幾乎保持紫外光輸出為零的狀態即僅檢測到可見光的光電流的值。圖7B表示對由於可見光的輸出不同而不同的光電流進行調節，從Cl減去C2並描繪圖形。圖7B為大致成正比的直線。由圖7A、7B可知，通過ZnO層43幾乎完全吸收紫外光。接著，圖10表示ZnO有選擇地、幾乎完全地吸收僅紫外區域的光的情況。表示向在藍寶石基板上形成有ZnO層的層疊體A和在藍寶石基板上形成有SW2膜的層疊體B照射從紫外光及可見光至紅外光的情況下、相對於光的各波長的透射率光譜。公知藍寶石基板及SiO2在紫外光 紅外光的大範圍內是透明的。在此，SiO2/藍寶石的透射率光譜如圖 10的曲線表示。另一方面，可知，aiO/藍寶石的曲線以波長400nm左右為界透射率急劇地降低，驟落至透射率為零，對紫外光維持透射率為零。使用具有這種特性的ZnO進行感光度測定。首先，如圖8A，在矽結光電二極體 (SiPIN-PD) 51上形成有ZnO層52。將其作為受光元件1。接著，如圖8B，在矽結光電二極體 51上形成有SW2膜53。將其作為受光元件2。向這些受光元件分別照射200nm至1200nm 的光測定光譜響應。圖9表示受光元件1及受光元件2的受光感光度曲線。圖9的橫軸表示波長(nm)， 縱軸表示受光感光度(A/W)。受光感光度由相對於元件的入射光量(瓦特)和在元件流動的光電流(安培)之比來表示。圖9的記載SiO2W曲線為基於受光元件2(圖8B的受光元件)製成的曲線，記載SiO的曲線為基於受光元件1(圖8A的受光元件)製成的曲線。由該光譜響應曲線可知，在受光元件1中，由於紫外光幾乎完全被ZnO層52吸收，所以紫外區域的感光度為零。另一方面，在受光元件2中由於紫外光也被矽結光電二極體51受光，所以紫外區域作為光電流輸出也被檢測到。圖11的R表示從圖9的受光元件2的感光度曲線減去受光元件1的感光度曲線算出的曲線。Sl為通過改變現有技術所示的矽光電二極體的pn結深度，減去在各pn結檢測到的光電流而求出的光譜響應曲線。比較R和Sl可知，在R的測量結果中能夠僅對紫外區域有選擇地、極高靈敏度地檢測。然後，圖1為具體地並列構成上述的受光元件1和受光元件2的圖。圖1中受光元件100相當於上述受光元件1，受光元件200相當於上述受光元件2。另外，紫外光吸收半導體層4相當圖8的ZnO層52，比紫外光吸收半導體層4靠下側的元件相當於矽結光電二極體51。另外，透射膜14相當於圖8的SiO2膜53，比透射膜14靠下側的元件相當於矽結光電二極體51。如上所述，若從受光元件2的檢測信號減去受光元件1的檢測信號算出，則能夠靈敏度極高地取得關於紫外光成分的檢測輸出。但是，射入紫外光吸收半導體層4的光在與保護膜7的界面生成反射波。因該反射波與行進波的幹涉，在受光元件100產生幹涉帶(幹涉條紋)。另外，射入到透射膜14的光在與保護膜7的界面生成反射波。因該反射波與行進波的幹涉，在受光元件200產生幹涉帶。這些幹涉帶對光譜響應特性造成影響。圖12表示與幹涉帶對應產生的光譜響應曲線。這樣，感光度曲線以與幹涉帶對應的形狀起伏。在此，在受光元件100和受光元件200中，由於紫外光吸收半導體層4和透射膜14
10的構成材料不同，所以折射率不同。因此，幹涉帶的間隔及大小等在受光元件100和受光元件200不同。但是，幹涉帶的間隔及大小不同時，由於其對感光度曲線也產生影響，所以不能進行正確的測定。因此，圖12表示通過使受光元件100的紫外光吸收半導體層4和受光元件200的透射膜14的光學膜厚相等，使感光度曲線的變動的凹凸一致而構成的情況。在此，光學膜厚由膜厚X折射率表示。因此，在將紫外光吸收半導體層4的折射率設為Ni、膜厚設為Tl，透射膜14的折射率設為η、膜厚設為t時，將紫外光吸收半導體層 4的膜厚Tl和透射膜14的膜厚t調節為附XTl = nX t即可。如圖12，在使受光元件100和受光元件200的幹涉帶一致的情況下，由於光譜響應曲線的超過400nm的波長的範圍一致，所以從受光元件200的感光度曲線P2減去受光元件 100的感光度曲線Pl時，如圖13所示，能夠極高靈敏度地檢測相對于波長400nm以下的紫外光的光電流。另外，也可以在受光元件200的透射膜14上形成與紫外光吸收半導體層4 相同材料的極薄的半導體層，表面反射特性與受光元件100相同。圖2為在圖1的構成的基礎上與受光元件100相同的構成，但形成有以使紫外光吸收半導體層的膜厚不同的方式形成的受光元件300。對於作為光檢測部的受光元件300 進行簡單說明，在支承基板1上以層間絕緣膜10為界而形成ρ型層22。在ρ型層22的表層部埋設有η型層23，該η型層23通過在自ρ型層22的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質而形成。由此，在受光元件300形成有由ρ型層22和η型層23的ρη結構成的光電變換區域C。在該光電變換區域C將光變換為電流而輸出。ρ型層22的表面及η型層23的表面通過由SW2或SiN等構成的透明的保護膜27 覆蓋。另外，P型層22的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜27上形成有陽極電極25、 陰極電極26。陽極電極25經由形成於保護膜27的開口部與ρ型層22連接。陰極電極沈經由形成於保護膜27的開口部與η型層23連接。由此，通過ρ型層22和η型層23的ρη 結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極26輸出。另外，以覆蓋陰極電極26的方式在保護膜27上形成有紫外光吸收半導體層Μ。紫外光吸收半導體層M形成為覆蓋由ρ型層22和η型層23的ρη結構成的光電變換區域C的整體的大小，紫外光吸收半導體層M的面積形成為與光電變換區域C的面積相同或比光電變換區域C的面積大。在此，紫外光吸收半導體層4和紫外光吸收半導體層 24以膜厚不同的方式形成。另一方面，在受光元件100和受光元件300中有時紫外光吸收半導體層4和紫外光吸收半導體層M的成分不同。由於紫外光吸收半導體層的成分不同時，折射率不同，所以如上所述，幹涉帶在受光元件100和受光元件300中不同。若要使幹涉帶在光元件200 及受光元件100中一致，則紫外光吸收半導體層4和紫外光吸收半導體層M的膜厚不同。 以透射膜14為基準決定光學膜厚的情況下，將紫外光吸收半導體層M的折射率設為Ν2、膜厚設為Τ2時，透射膜14的折射率為η，膜厚為t，只要將紫外光吸收半導體層M的膜厚T2 調節為N2XT2 = nXt即可。如上所述，在紫外光吸收半導體層的折射率不同的情況下，存在多個紫外光吸收半導體層的膜厚不同的受光元件。接著，如圖3，可以構成紫外光檢測裝置。圖3為在圖1的構成的基礎上與受光元件100相同的構成，但形成有以受光面積與受光元件100不同的方式構成的受光元件400。對於作為光檢測部的受光元件400進行簡單地說明，在支承基板1上以層間絕緣膜10為界而形成P型層32。在ρ型層32的表層部埋設有η型層33，該η型層33通過在自ρ型層32 的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質而形成。由此，在受光元件400上形成有由P型層32和η型層33的ρη結構成的光電變換區域D。在該光電變換區域D將光變換為電流而輸出。ρ型層32的表面及η型層33的表面通過由SW2或SiN等構成的透明的保護膜37 覆蓋。另外，P型層32的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜37上形成有陽極電極35、 陰極電極36。陽極電極35經由形成於保護膜37的開口部與ρ型層32連接。陰極電極36 經由形成於保護膜37的開口部與η型層33連接。由此，通過在ρ型層32和η型層33的 ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極36輸出。另外，以覆蓋陰極電極36的方式在保護膜37上形成有紫外光吸收半導體層34。紫外光吸收半導體層34形成為覆蓋由ρ型層32和η型層33的ρη結構成的光電變換區域D的整體的大小，紫外光吸收半導體層34的面積形成為與光電變換區域D的面積相同或比光電變換區域D的面積大。在此，以受光元件100的光電變換區域A的大小(面積)和受光元件400的光電變換區域D的大小(面積)不同的方式而形成。將受光元件100的光電變換區域A的面積(受光面積)設為Si，將受光元件400 的光電變換區域D的面積(受光面積)設為S4。受光面積在本實施例中為ρη結面的面積。 由受光元件100和受光元件400的差分信號(差分信號)計測比紫外光長的波長成分產生的檢測信號。受光元件100和受光元件400分別利用紫外光吸收半導體層4、34截斷紫外光。因此，受光元件100和受光元件400的檢測光電流之差(11-14)是基於比紫外光長的波長、即可見光及紅外光的入射光算出的值。將波長比紫外光長的光射入受光面積Sl的每單位面積的情況下被激勵的光電流設為JO時，對於受光元件400的受光面積S4，也同樣地為JO，如下地表示。(11-14) = (S1-S4) XJO(11-14)通過測定和計算可知，(S1-S4)也由設計確定所以其值可知，因此JO容易求出。計算JO時，將不存在紫外光吸收半導體層的受光元件200的受光面積設為S2，將由受光面積S2的每單位面積所示的光電流設為J2時，J2為基於檢測到紫外光、可見光乃至紅外光的光的結果的值，所以若從受光元件200的光電流量(J2XS2)減去(J0XS2)，則其差表示紫外光量。即，紫外光量={(J2XS2)-(J0XS2)}。S2與Sl相同即可。但是，為了儘可能防止差值運算(差分運算)的數值有效數字的捨去，也可以對上述受光元件100、200、 400準備多個具備紫外光吸收半導體層的受光元件的受光面積不同的組合，對於各組合計算整體的平均值和偏差，算出最終的紫外光量。另外，也可以由對紫外光透明的材料構成可見光截止濾光器，形成於圖1 圖3的受光元件100、200、300、400的受光面。例如，在紫外光吸收半導體層4、24、34之上及透射膜14之上形成可見光截止濾光器。這是因為儘量減少信號強度大的可見光及紅外光，提高差值運算的精度。可見光截止濾光器例如可使用交替重疊折射率不同的電介體膜等的幹涉濾光器ο圖14表示與圖1 圖3不同的構成的光檢測裝置。該光檢測裝置由作為光檢測部的受光元件500、受光元件600構成。具備共用的支承基板61。支承基板61為外延成長用的基板，優選高電阻材料，例如可以使用玻璃。在受光元件500中，在η型層62的表層部，通過在自η型層62的周緣隔開規定寬度的內側區域從其表面摻雜P型雜質，埋設有P型層63。由此，在受光元件500形成有由η 型層62和ρ型層63的ρη結構成的第一光電二極體PD31 (第一光電變換區域)。在ρ型層63的表層部，通過在自ρ型層63的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質，埋設有η型層64。由此，在受光元件500，在比第一光電二極體PD31更接近受光面的位置形成有由P型層63和η型層64的ρη結構成的第二光電二極體PD32(第二光電變換區域)。通常，在具有光電二極體構造的受光元件中，從受光面射入的光的波長越短，在越淺的位置被吸收，所以在第二光電二極體PD32中，與第一光電二極體PD31相比，波長更短的光被更高效率地光電變換。η型層62、ρ型層63、η型層64的表面通過由SW2或SiN構成的透明的保護膜65 覆蓋。在該保護膜65上形成有第一陽極電極68、第一陰極電極67、第二陽極電極70、第二陰極電極69。第一陰極電極67經由形成於保護膜65的開口部與η型層62連接。第一陽極電極68經由形成於保護膜65的開口部與ρ型層63連接。在此，第一陽極電極68和第一陰極電極67通過形成於保護膜65上的配線連接。另外，第一陽極電極68例如與接地線 (未圖示)連接。第二陽極電極70經由形成於保護膜65的開口部與ρ型層63連接。第二陰極電極69經由形成於保護膜65的開口部與η型層64連接。另外，第二陽極電極70例如與接地線(未圖示)連接。由此，通過在第二光電二極體PD32的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從第二陰極電極69輸出。以覆蓋第一陽極電極68至第二陽極電極70的區域的方式在保護膜65上形成有紫外光吸收半導體層66。紫外光吸收半導體層66具有與圖1 圖3所示的紫外光吸收半導體層相同的作用，由同樣的材料構成。另外，紫外光吸收半導體層66以覆蓋PD31(第一光電變換區域)的Pn結區域整體的大小形成，紫外光吸收半導體層66的面積形成為與PD31 的ρη結區域的面積相同或比PD31的ρη結區域的面積大。在受光元件500中，以第一光電二極體PD31的ρη結面的深度和第二光電二極體 PD32的ρη結面的深度不同的方式形成。在受光元件500中，由於通過連接第一陽極電極68和第一陰極電極67而使第一光電二極體PD31短路，所以從受光面射入的光中、由在第一光電二極體PD31的光電變換而生成的光電流流向接地線，僅由第二光電二極體PD32的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從第二陰極電極69輸出。另一方面，在受光元件600中，在η型層72的表層部，通過在自η型層72的周緣隔開規定寬度的內側區域從其表面摻雜P型雜質，埋設有P型層73。由此，在受光元件600 上形成有由η型層72和ρ型層73的ρη結構成的第三光電二極體PD33(第三光電變換區域)。在ρ型層73的表層部，通過在自ρ型層73的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質，埋設有η型層74。由此，在受光元件500上，在比第三光電二極體PD33更靠近受光面的位置形成有由P型層73和η型層74的ρη結構成的第四光電二極體PD34。在第四光電二極體PD34(第四光電變換區域)中，與第三光電二極體PD33相比，波長更短的光被最高效率地光電變換。η型層72、ρ型層73、η型層74的表面通過由SW2或SiN構成的透明的保護膜75 覆蓋。在該保護膜75上形成有第三陽極電極78、第三陰極電極77、第四陽極電極80、第四陰極電極79。第三陰極電極77經由形成於保護膜75的開口部與η型層72連接。第三陽極電極78經由形成於保護膜75的開口部與ρ型層73連接。在此，第三陽極電極78和第三陰極電極77通過形成於保護膜75上的配線連接。另外，第三陽極電極78例如與接地線 (未圖示)連接。第四陽極電極80經由形成於保護膜75的開口部與ρ型層73連接。第四陰極電極79經由形成於保護膜75的開口部與η型層74連接。另外，第四陽極電極80例如與接地線(未圖示)連接。由此，由在第四光電二極體PD34的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從第四陰極電極79輸出。以覆蓋第三陽極電極78至第四陽極電極80的區域的方式在保護膜75上形成有透射膜76。透射膜76具有與圖1 圖3所示的透射膜同樣的作用，由同樣的材料構成。另夕卜，透射膜76以覆蓋PD33 (第三光電變換區域)的ρη結區域整體的大小形成，透射膜76 的面積形成為與PD33的ρη結區域的面積相同或比PD33的ρη結區域的面積大。在該受光元件600中，通過連接第三陽極電極78和第三陰極電極77而使第三光電二極體PD33短路，因此，從受光面射入的光中、由在第三光電二極體PD33的光電變換而生成的光電流流向接地線，僅通過在第四光電二極體PD34的光電變換生成的光電流作為光檢測信號從第四陰極電極79輸出。在受光元件600中，以第三光電二極體PD33的ρη結面的深度和第四光電二極體 PD34的ρη結面的深度不同的方式形成。另外，受光元件500中的PD31的ρη結面和受光元件600的PD33的ρη結面以相同深度形成，受光元件500中的PD32的ρη結面和受光元件 500的PD34的ρη結面以相同深度形成。第二光電二極體PD32和第四光電二極體PD34例如以對波長400nm 600nm範圍的光最高效地光電變換的深度形成。另外，第一光電二極體PD31和第三光電二極體PD33 例如以對波長600nm SOOnm的光最高效地光電變換的深度形成。圖15表示圖14的紫外光檢測裝置的受光感光度分布曲線。首先，在受光元件600 中以第三光電二極體PD33未短路的狀態照射紫外光至紅外光的情況下的、檢測信號產生的受光感光度曲線為R1。在此，Jl是依據PD31、PD33的ρη結面的深度而變化的值，表示在該深度最高效地進行光電變換的波長。如受光元件600的構成那樣，在使第三光電二極體PD33短路進行測定時，由於沒有長波長側的輸出SP1，所以成為R2那樣的感光度曲線。接著，在受光元件500照射紫外光至紅外光時，由於第一光電二極體PD31短路，與受光元件600同樣地，成為受光感光度曲線為R2的形狀，但在紫外光吸收半導體層66，由於紫外光幾乎被完全吸收，所以從R2除去紫外區域的感光度ABS後的R3成為感光度曲線。因此，可從受光元件500得到R3的受光感光度曲線，可從受光元件600得到R2的受光感光度曲線。通過取得分別從受光元件500、600得到的受光感光度曲線之差，能夠求出紫外區域的感光度ABS。BP, ABS= (R2-R3)。如上所述，能夠檢測紫外光。圖16是表示紫外光吸收半導體層使用有M^iZrvxO的情況下M&Zni_x0的X的值和相對於Mg含有率的能帶隙相當波長(nm)的關係的圖。能帶隙相當波長與半導體的吸收波長點(nm)有關，X的值越大，MgxZrvxO的吸收波長越短。如該圖可知，通過使％χΖηι_χ0的Mg 的含有率X變化，能夠使受光元件的受光感光度區域變化。圖17表示基於圖16的對應關係，以圖1的構成，可改變紫外光吸收半導體層即 MgxSvxO的X的值的情況下的各感光度曲線，和紫外光吸收半導體層使用有AWaN的情況下的感光度曲線的圖。若增大Mg的含有率X，則由圖16可知，由於能帶隙相當波長變短，故而受光感光度曲線的區域向短波長側移動，感光度曲線寬度變窄。這樣，製作多個紫外光吸收半導體層使用有Mg的含有率X不同的M^iZrvxO的受光元件，製作不形成紫外光吸收半導體層而形成透射膜的受光元件，根據它們的差，可以算出紫外光A(比波長320nm大且400nm以下)、紫外光B(比波長^Onm大且320nm以下)、紫外光C(波長^Onm以下)的各波長區域的受光感光度。Si、S2為通過改變現有技術所示的矽光電二極體的pn結深度，減去在各pn結檢測到的光電流而求出的光譜響應曲線。這樣，與現有技術相比，受光感光度非常高，能夠僅檢測紫外光。另外，如圖可知，也可以使用 AWaN 等。以下，對本發明的光學濾光器進行說明。如圖20，除了光學濾光器IOlA和光學濾光器IOlB之外，還使用市場經銷的相同的光電二極體。光電二極體都是由矽(Si)構成的 pn結型的光電二極體。PDl在η型Si半導體151上形成有ρ型Si半導體152，在ρ型Si 半導體152上形成有光學濾光器101Α。另一方面，PD2在η型Si半導體151上形成有ρ型 Si半導體152，在ρ型Si半導體152上形成有光學濾光器101Β。光學濾光器IOlA使膏狀的物質固化而形成，在圖20的例中使用有玻璃膏。由玻璃膏構成的光學濾光器IOlA使紫外光、可見光、紅外光等透射，是不存在特定波長的光吸收的材料。另一方面，光學濾光器IOlB使膏狀物質固化而形成，是在玻璃膏中混合有吸收特定波長的光的半導體粒子的光學濾光器。在圖20的例子中，光學濾光器IOlB在玻璃膏中混合有SiO粒子。SiO(氧化鋅)是起到吸收紫外光且使波長比紫外光長的光透射的光學濾光器作用的材料。從上方向圖20的PDl及PD2照射包含紫外光的光，測定受光感光度。圖18表示測定結果。圖18表示PDl和PD2的光譜響應曲線。圖18的橫軸表示波長(nm)，縱軸表示受光感光度。通常，受光感光度由相對於元件的入射光量(瓦特)和在元件流動的光電流 (安培)之比來表示，但在圖20中通過以感光度的最大值等而標準化，形成為任意單位。圖18的記載為Xl的曲線為基於受光元件PDl製成的曲線，記載為X2的曲線為基於受光元件PD2製成的曲線。由該光譜響應曲線可知，在PD2中，由於紫外光被加入SiO 的玻璃膏構成的光學濾光器IOlB幾乎完全吸收吸收，故而紫外區域的感光度為零。另一方面，在PDl中，由於紫外光也透射光學濾光器101A，由光電二極體的pn結部受光，所以紫外區域作為光電流輸出也被檢測到。在此，在曲線Xl及X2的任一曲線中都無法觀察到幹涉帶(幹涉條紋)產生的受光感光度的變動。由此，若從Xl的感光度曲線減去X2的感光度曲線，則可得到成為圖19 所示的差分信號的X3的感光度曲線。S卩，X3 = X1-X2。由圖19可知，X3的感光度曲線在紫外光區域具有感光度，在其它波長區域感光度大致為零。另外，不出現由幹涉帶產生的檢測信號。
為了比較與幹涉帶相關的問題，在圖21(a)中使用與圖20同樣的光電二極體，使用在光電二極體上未形成光學濾光器的受光元件PD3、和在光電二極體上形成有由濺射形成的SiO膜構成的光學濾光器153的受光元件PD4，測定受光感光度。從PD3和PD4的上側照射包含紫外光的光而進行測定。圖22表示測定結果。圖22的橫軸表示波長(nm)，縱軸表示受光感光度(任意單位)。圖22的記載為Fl的曲線(虛線)為基於受光元件PD3製成的曲線，記載為F2的曲線(實線)為基於受光元件PD4製成的曲線。由該光譜響應曲線可知，PD3中包含紫外光直至可見光區域、紅外光區域都被檢測，不產生因幹涉帶產生的信號的周期變動。另一方面，在PD4中，由於紫外光被由ZnO膜構成的光學濾光器153吸收，所以紫外區域的感光度為零。但是，在曲線F2中，遍及大範圍在受光感光度光譜中可觀察到周期性變動，可知受到幹涉帶的影響。這可由圖21(b)進行說明。包含紫外光的光射入由ZnO膜構成的光學濾光器153 時，在空氣與光學濾光器153的邊界產生反射波。另外，進入光學濾光器153的光在光學濾光器153與ρ型Si半導體層152的界面產生反射波。該兩種反射波相干涉，產生幹涉帶 (幹涉條紋)。該幹涉帶對光譜響應特性產生影響。由於幹涉帶以一定周期產生，所以在光譜響應曲線上也顯現周期性變動。這樣，感光度曲線F2以與幹涉帶對應的形狀起伏。圖23表示從成為差分信號的曲線Fl減去曲線F2的感光度曲線(F1-F2)。由該差分信號可知，與幹涉帶的周期性變動對應，在正方向及負方向振動。另外，圖23中，由於與紫外光的檢測信號相比，幹涉帶產生的變動信號非常強，故而完全不能正確地檢測紫外光。以下，以具有與PD4的光學濾光器153相同的光學膜厚的膜作為光學濾光器 154層疊於圖21的受光元件PD3上，測定受光感光度。即，如圖M所示，在光電二極體上使用層疊有由濺射形成的^O2膜構成的光學濾光器154的受光元件PD5。該^O2膜使紫外光至可見光、紅外光透射。另外，PD6與圖21的PD4相同。在此，光學膜厚由膜厚X折射率表示。即，將由ZnO膜構成的光學濾光器153的折射率設為Ni、膜厚設為11、由&02膜構成的光學濾光器154的折射率設為η、膜厚設為t時，以使mXTl = nXt的方式製作光學濾光器153和光學濾光器154。從上側向所製作的PD5和PD6照射包含紫外光的光，測定受光感光度。圖25表示測定結果。圖25的橫軸表示波長(nm)，縱軸表示受光感光度(任意單位)。圖25的記載為X3的曲線(虛線)為基於受光元件PD5製成的曲線，記載為X4的曲線(實線)為基於受光元件PD6製成的曲線。在PD5中，包含紫外光直至可見光區域、紅外光區域都被檢測。 另一方面，在PD6中，吸收紫外光，紫外光的感光度為零。另外，由這些光譜響應曲線可知， 曲線X3及曲線X4都產生由幹涉帶造成的周期性變動。由於光學濾光器153和光學濾光器154的光學膜厚相等，所以可見光區域的幹涉帶造成的變動的周期及大小接近。但是，在紅外光區域，如D區域所示，在X3和X4的受光感光度大小上產生偏差，不能使感光度一致。這是由於因製作光學濾光器的材料的不同而使折射率的波長分散不同，所以在全波長區域不能使感光度一致。例如，如果使光的藍色區域的幹涉帶一致，則在紅外光區域的感光度上產生偏差。圖沈表示從成為差分信號的曲線X3減去曲線X4得到的感光度曲線(X3-X4)。由該差分信號可知，紫外光區域的檢測信號表現得較強，但在紅外光區域的檢測信號也相當
16強。因此，不能正確地檢測紫外光。如上所述，在光電二極體形成光學濾光器使用時，產生幹涉帶的問題，難以高精度地檢測特定波長的光。然而，在使用圖20的光學濾光器IOlA及IOlB的情況下，如圖19的信號所示，能夠得到完全沒有幹涉帶產生的幹擾的信號，能夠以高精度、高靈敏度檢測特定波長的光。為了消除幹涉帶，認為需要在光學濾光器中使其產生光散射。因此，使用有使膏狀物質固化的光學濾光器。特別是，玻璃膏可簡單地厚膜化。另外，通過使用膏狀的物質，能夠產生光散射，能夠防止幹涉帶。另外，即使在膏狀物質中添加ZnO粉體，也能夠防止幹涉帶的發生。另外，優選SiO的散射比玻璃膏的散射小。在此，作為膏狀物質，只要是使紫外光至紅外光大範圍的光透射的材料即可，例如，可以使用丙烯酸樹脂，非晶性氟樹脂(非定形含氟聚合物)、矽樹脂、氟系樹脂、玻璃等。 特別是膏狀物質的熱膨脹係數與層疊有光學濾光器IOlA及IOlB的半導體或基板的熱膨脹係數接近時，難以剝落，故而理想。另外，光學濾光器IOlA及IOlB的膜厚沒有特別地限定，層疊有光學濾光器IOlA 及IOlB的半導體或基板的熱膨脹係數之差大的情況下，優選形成為0. 1 μ m 5 μ m左右。 另外，在半導體或基板上塗敷膏狀物質而形成光學濾光器的情況下，為了減少半導體或基板的損壞，優選使用低融點的材料。如上所述，從熱膨脹係數及融點的觀點來看，優選例如以玻璃系材料為膏的主成分。另外，光學濾光器以膏狀物質為主成分，使添加有半導體粒子的材料固化而製作成。該情況下，半導體粒子不選擇具有在向膏狀物質中添加時白濁的粒徑大小的半導體粉體。這是因為，不僅是紫外光，可見光等也難以透射光學濾光器，到達形成於P型Si半導體 152和η型Si半導體151的界面的耗盡層的光減少，不能檢測到光。以下，說明光學濾光器IOlB的製造方法。ZnO粉末使用9g粒徑為IOOnm的粉末。 膏的主成分使用85g玻璃膏。在這些ZnO粉末和玻璃膏中混合15g稀釋油，製作加入ZnO粉末的玻璃膏。這時的粘度為通常的範圍，例如，0. 1 500000mPas。稀釋油用於調節粘度， 只要能得到最終希望的透射率，它們的比率可任意。將該加入ZnO粉末的玻璃膏在ρ型Si 半導體152上絲網印刷，形成受光元件PD2。光學濾光器IOlA或IOlB的形成方法，除上述絲網印刷外，還可通過旋塗法、浸漬法等形成。另一方面，光學濾光器IOlA只將玻璃膏絲網印刷在ρ型Si半導體152上，不含 ZnO粉體。光學濾光器IOlA和IOlB 二者同樣地製作、燒制，使透明度相同，由此不會形成散射造成的光的透射率不同，不會使受光感光度不同。因此，紫外區域為400nm以下的波長至200nm左右的波長的範圍。紫外區域還分為紫外光A (比波長320nm大且400nm以下)、紫外光B(比波長^Onm大且320nm以下)、 紫外光C (波長^Onm以下)。如上所述，在膏狀物質的主成分使用玻璃膏的情況下，由於玻璃膏吸收紫外光B 以下的區域的波長，ZnO吸收紫外光的全區域，所以在受光元件PDl和受光元件PD2取得差值的情況下，如圖19，能夠構成僅檢測紫外光A的光檢測器。圖27表示使用上述的光學濾光器構成光檢測裝置的例子。該光檢測裝置為與圖1 所示的光檢測裝置基本相同的構造。標註與圖1相同的符號的部件在圖27中表示相同的構成，因此省略說明。另外，共用的支承基板40具有與圖1的支承基板1同樣的作用，例如由矽構成。與圖1不同點在於，在保護膜7上形成有光學濾光器4A，在保護膜17上形成有光學濾光器14A。光學濾光器4A使不含半導體粒子的膏狀物質或含半導體粒子的膏狀物質固化而形成，相當於吸收特定波長區域的光的光吸收層。另外，光學濾光器4A也可以是不吸收特定波長區域的光的虛擬層。作為一例，可以將圖20的光學濾光器IOlA作為光學濾光器4A。另外，設於受光面側的光學濾光器4A以覆蓋由P型層2和η型層3的ρη結構成的光電變換區域A整體的大小形成，光學濾光器4Α的面積形成為與光電變換區域A的面積相同或比光電變換區域A的面積大。另一方面，光學濾光器14Α使不含半導體粒子的膏狀物質或含半導體粒子的膏狀物質固化而形成，相當於吸收特定波長區域的光的光吸收層。另外，光學濾光器14Α也可以是不吸收特定波長區域的光的虛擬層。作為一例，可以將圖20的光學濾光器IOlB作為光學濾光器14Α。另外，設於受光面側的光學濾光器14Α以覆蓋由ρ型層12和η型層13的ρη結構成的光電變換區域B整體的大小形成，光學濾光器14Α的面積形成為與光電變換區域B的面積相同或比光電變換區域B的面積大。對圖27的光檢測裝置的製造方法進行說明。由於能夠使用已知的製造方法製作， 故而只簡單地說明製造順序的一例。在支承基板40上形成η型矽層。使η型矽層的表面 (上表面)氧化而形成成為保護膜7、17的氧化覆膜Si02。在該氧化覆膜S^2開孔，利用離子注入法等注入P型雜質，製作ρ型層2、12。接著，在氧化覆膜S^2開設另外的孔，利用離子注入法等向P型層2、12的一部分區域注入η型雜質，製作η型層3、13。形成於上述氧化覆膜S^2的孔的區域成為陽極電極 5、15、陰極電極6、16的各電極接觸的ρ型層及η型層的區域，所以利用離子注入法等以降低接觸阻力的方式形成接觸區域。之後，使矽層的中央部分及外側部分氧化，製作成為層間絕緣膜10的氧化覆膜Si02。接著，利用濺射法或蒸鍍法形成陽極電極、陰極電極後，形成光學濾光器4A、14A。最後進行配線。接著，如圖四，可以構成光檢測裝置。圖四在圖27的構成的基礎上與受光元件 100相同構成，但形成有以受光面積與受光元件100不同的方式構成的受光元件400。對作為光檢測部的受光元件400進行簡單地說明，在支承基板40上以層間絕緣膜10為界形成ρ 型層32。在ρ型層32的表層部埋設有η型層33，該η型層33通過在自ρ型層32的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質而形成。由此，在受光元件400上形成由ρ型層32和η型層33的ρη結構成的光電變換區域D。在該光電變換區域D將光變換成電流而輸出。ρ型層32的表面及η型層33的表面通過由SW2或SiN等構成的透明的保護膜37 覆蓋。另外，P型層32的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜37上形成有陽極電極35、 陰極電極36。陽極電極35經由形成於保護膜37的開口部與ρ型層32連接。陰極電極36 經由形成於保護膜37的開口部與η型層33連接。由此，通過在ρ型層32和η型層33的 ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極36輸出。另外，以覆蓋陰極電極36的方式在保護膜37上形成有光學濾光器34A。光學濾光器34A使不含半導體粒子的膏狀物質或含半導體粒子的膏狀物質固化而形成，相當於吸收特定波長區域的光的光吸收層。另外，光學濾光器34A由與受光元件 100的光學濾光器4A相同的材料構成，由吸收一定波長範圍為λ (下限波長λ L 上限波長AU的範圍)的光的吸收層構成。因此，光學濾光器4Α也同樣地由吸收波長範圍為λ (下限波長λ L 上限波長λ U的範圍)光的光吸收層構成。另一方面，受光元件200的光學濾光器14Α使不僅對紫外光、對可見光至紅外光也具有非常高的透射率的非晶性氟樹脂等的膏固化而形成。在此，包含可見光在內的紫外光至紅外光的範圍如圖18等所示，是設想從波長200nm至1200nm的範圍。光學濾光器34A以覆蓋由ρ型層32和η型層33的ρη結構成的光電變換區域D 整體的大小形成，光學濾光器34Α的面積形成為與光電變換區域D的面積相同或比光電變換區域D的面積大。在此，以受光元件100的光電變換區域A的大小(面積)和受光元件 400的光電變換區域D的大小(面積)不同的方式形成。將受光元件100的光電變換區域A的面積(受光面積)設為Si，將受光元件400 的光電變換區域D的面積(受光面積)設為S4。受光面積在本實施例中為ρη結面的面積。通過受光元件100和受光元件400的差分信號計測從紫外光至紅外光的波長範圍去除波長範圍為λ的波長範圍為λ 0的檢測信號。受光元件100和受光元件400分別利用光學濾光器4Α、34Α截斷波長範圍為λ0的光。因此，受光元件100和受光元件400的檢測光電流之差(11-14)為基於從紫外光 紅外光的波長範圍去除波長範圍為λ的波長範圍為 λ 0的光的值。波長範圍為λ 0的光射入受光面積Sl的每單位面積的情況下被激勵的光電流設為JO時，對於受光元件400的受光面積S4也同樣地成為J0，如以下所示，(11-14)= (S1-S4) XJO0(11-14)由測定和計算可知，(S1-S4)也由設計確定故而其值可知，因此JO容易求出。計算JO時，將在紫外光 紅外光的範圍不具有吸收區域的受光元件200的受光面積設為S2，由受光面積S2的每單位面積所示的光電流設為J2時，J2為檢測到紫外光、 可見光乃至紅外光的範圍的光的結果的值，所以若從受光元件200的光電流量(J2XS2) 減去(J0XS2)，則其差表示波長範圍為λ 0的光量。S卩，波長範圍為λ0的光量= {(J2XS2)-(J0XS2)}。S2也可以與Sl相同。但是，為了儘可能地防止差值運算的數值有效數字的捨去，可以對上述受光元件100、200、400準備多個具備進行波長範圍為λ的光吸收的光學濾光器的受光元件的受光面積不同的組合，對各組合計算全體的平均值和偏差， 算出最終的波長範圍為λ0的光量。以下，如圖洲，可以構成光檢測裝置。圖觀表示在圖27的構成上附加與受光元件 100,200同樣的構成的受光元件300、500，由四個受光元件構成的光檢測裝置。但是，受光元件300、500的光學濾光器對、44和受光元件100、200的光學濾光器4Α、14Α以光的吸收波長範圍不同的方式形成。對作為光檢測部的受光元件300進行簡單地說明，在支承基板40上以層間絕緣膜 10為界形成ρ型層22。在ρ型層22的表層部埋設有η型層23，該η型層23通過在自ρ型層22的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質而形成。由此，在受光元件300形成有由P型層22和η型層23的ρη結構成的光電變換區域C。在該光電變換區域C將光變換為電流而輸出。ρ型層22的表面及η型層23的表面通過由SW2或SiN等構成的透明的保護膜27 覆蓋。另外，P型層22的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜27上形成有陽極電極25、 陰極電極26。陽極電極25經由形成於保護膜27的開口部與ρ型層22連接。陰極電極沈經由形成於保護膜27的開口部與η型層23連接。由此，通過在ρ型層22和η型層23的 ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極沈輸出。另外，以覆蓋陰極電極26的方式在保護膜27上形成有光學濾光器Μ。光學濾光器M使不含半導體粒子的膏狀物質或含半導體粒子的膏狀物質固化而形成，相當於吸收特定波長區域的光的光吸收層。另一方面，同樣地，對作為光檢測部的受光元件500進行簡單地說明，在支承基板 40上以層間絕緣膜10為界形成ρ型層42。在ρ型層42的表層部埋設有η型層43，該η 型層43通過在自ρ型層42的周緣隔開間隔的內側區域從其表面摻雜η型雜質而形成。由此，在受光元件500形成有由ρ型層42和η型層43的ρη結構成的光電變換區域Ε。在該光電變換區域E將光變換為電流而輸出。ρ型層42的表面及η型層43的表面通過由SW2或SiN等構成的透明的保護膜47 覆蓋。另外，P型層42的側面由層間絕緣膜10覆蓋。在保護膜47上形成有陽極電極45、 陰極電極46。陽極電極45經由形成於保護膜47的開口部與ρ型層42連接。陰極電極46 經由形成於保護膜47的開口部與η型層43連接。由此，通過在ρ型層42和η型層43的 ρη結區域的光電變換而生成的光電流作為光檢測信號從陰極電極46輸出。另外，以覆蓋陰極電極46的方式在保護膜47上形成有光學濾光器44。光學濾光器44使不含半導體粒子的膏狀物質或含半導體粒子的膏狀物質固化而形成，相當於吸收特定波長區域的光的光吸收層。在此，如下構成光學濾光器4Α、14Α、24、44。光學濾光器4Α使僅由非晶性氟樹脂 (非定形含氟聚合物)生成的膏固化而形成。光學濾光器14Α使含有Ga2O3粒子的非晶性氟樹脂的膏固化而形成。光學濾光器M使含有MgZnO粒子的非晶性氟樹脂的膏固化而形成。光學濾光器44使含有ZnO粒子的非晶性氟樹脂的膏固化而形成。圖35表示可用於光學濾光器的半導體粒子的吸收端波長(nm)。橫軸表示在光學濾光器中添加的半導體的元素或化合物，縱軸表示吸收端波長、即能帶隙相當波長(nm)。由該圖可知，Ga2O3吸收紫外光C(波長^Onm以下)以下的波長。ZnO吸收紫外光全體(紫外光A+紫外光B+紫外光C :400nm以下)。另外，可知，隨著MgxZn1^xO (0彡X < 1)的Mg的含有率X的增大，吸收端波長向紫外光區域內的短波長側移動。因此，通過使MgxSvxO的Mg 的含有率X變化，能夠使受光元件的受光感光度區域變化。在本實施例中，X = 0. 3，光學濾光器M由包含M^l3Zna7O的粒子的非晶性氟樹脂構成，吸收紫外光B和紫外光C (320nm以下)。從圖28的光檢測裝置的上側照射200nm 1200nm的光，測定光譜響應。圖30表示受光元件100 (PDll)、受光元件200 (PD12)、受光元件300 (PD13)、受光元件500 (PD14)的受光感光度分布曲線。橫軸表示波長(nm)，縱軸表示受光感光度(任意單位)。由於受光元件100的光學濾光器4A使紫外光 紅外光透射，所以PDl 1的感光度曲線對200nm 1200nm 的波長具有感光度。另一方面，由於受光元件200的光學濾光器14A吸收紫外光C的波長，所以PD12的感光度曲線為對紫外光C的波長沒有感光度的曲線。另一方面，由於受光元件300的光學濾光器M吸收紫外光B和紫外光C的波長， 所以PD13的感光度曲線為對紫外光B和紫外光C的波長沒有感光度的曲線。另外，由於受光元件500的光學濾光器44吸收紫外光全體，所以PD14的感光度曲線為對大致紫外光全體沒有感光度的曲線。圖31基於圖30的感光度曲線PD11、PD12、PD13、PD14表示差值產生的信號。橫軸表示波長(nm)，縱軸表示差分信號(任意單位)。另外，圖32表示圖31的放大圖。如圖 31、32所示，通過獲取受光元件100和受光元件200的受光感光度曲線之差，能夠求出紫外光C的感光度P3。S卩，P3= (PDll-PDU)。另外，通過獲取受光元件100和受光元件300的受光感光度曲線之差，能夠求出紫外光B和紫外光C的感光度P2。即P2= (PD11-PD13)。 另外，通過獲取受光元件100和受光元件500的受光感光度曲線之差，能夠求出紫外光A和紫外光B和紫外光C的感光度Pl。即Pl = (PD11-PD14)。圖33是表示由圖31的差分信號P1、P2、P3最後只求出紫外光A、B、C各區域的感光度的圖。圖；34是放大圖33的圖。圖31的差分信號的P3僅表示紫外光C的感光度，所以 P3 = P4。S卩，P4 = (PD11-PD12)。因此，只要從受光元件100的感光度曲線減去受光元件 200的感光度曲線即可。為了只求出紫外光B的感光度，只要取得P2與P3之差即可。艮口， 紫外光B的感光度曲線P5 = (P2-P3) = (PD12-PD13)。因此，只要從受光元件200的感光度曲線減去受光元件300的感光度曲線即可。另外，為了僅求出紫外光A的感光度，只取得 Pl與P2之差即可。即，紫外光A的感光度曲線P6 = (P1-P2) = (PD13—PD14)。因此，只要從受光元件300的感光度曲線減去受光元件500的感光度曲線即可。如上所述，將四個受光元件中的兩個受光元件組合，通過獲取其感光度曲線的差值，能夠分別檢測紫外光A、紫外光B、紫外光C各區域的感光度。另外，在上述實施例中，以能夠分別檢測紫外光A、紫外光B、紫外光C各區域的感光度的方式構成光學濾光器4A、14A、24、44，但不限於該例，也可以以包含其它的半導體粒子的方式形成膏狀物質。圖35記載有可用於光學濾光器的半導體粒子的種類，例如，使用在圖27的構成中，在光學濾光器4A中添加了 GaAs的粒子的濾光器、在光學濾光器14A中添加了 CcKe的粒子的濾光器時，可以構成僅對CcKe的吸收端波長710nm到GaAs的吸收端波長870nm的範圍的波長具有感光度的光檢測裝置。另外，在其它例中，如圖35所示，例如在圖27的構成中使用在光學濾光器4A中添加了 SnA的粒子的濾光器、在光學濾光器14A中添加了的粒子的濾光器時，可以構成僅對Sn02的吸收端波長380nm到S^e的吸收端波長500nm的範圍具有感光度的藍色傳感器的光檢測裝置。另外，使用MgZnO等這樣的三元混晶系的AlGaAsUnGaAs JnGaN等，能夠構成若調節組成比率，調節能帶隙，則可檢測任意波長範圍的光的光檢測裝置。並且，無需使用電介體多層膜反射鏡這樣的幹涉濾光器，能夠極簡單地製作光學濾光器。如以上說明，包含於構成光學濾光器的膏狀物質中的半導體粒子可以使用基於IV 族元素製作的半導體、基於II族元素和VI族元素製作的化合物半導體、基於III族元素和 V族元素製作的化合物半導體、基於III族元素和VI族元素製作的化合物半導體等。
權利要求
1.一種光檢測裝置，具備通過光電變換進行光的檢測的多個光檢測部，其特徵在於，至少具備第一光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收波長範圍為λ的光的光吸收半導體層；第二光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有不存在光的吸收區域的透射膜，通過計算所述第一光檢測部的信號和所述第二光檢測部的信號來計測波長範圍為λ 的光量。
2.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，所述光吸收半導體層為^iSvxO，其中，0 ^ X < Io
3.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，所述透射膜由電介體構成。
4.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，所述第一光檢測部及第二光檢測部的光電變換區域在紫外區域具有受光感光度。
5.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，以所述光吸收半導體層和透射膜的光程長一致且該光吸收半導體層和透射膜的透射率光譜的幹涉條紋一致的方式構成。
6.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，具備所述光吸收半導體層的光檢測部包含所述第一光檢測部而形成有多個，所述光吸收半導體層針對各個光檢測部而不同。
7.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，具備所述光吸收半導體層的光檢測部除了所述第一光檢測部以外，至少具備具有面積與該第一光檢測部不同的光電變換區域的第三光檢測部，通過所述第一光檢測部、第二光檢測部及第三光檢測部算出波長範圍為 λ的光量。
8.如權利要求7所述的光檢測裝置，其特徵在於，具備第一計算裝置，其利用所述第一光檢測部和第三光檢測部算出除了波長範圍為λ之外的光的每單位受光面積的光檢測信號JO ；第二計算裝置，在將所述第二光檢測部的受光面積設為S的情況下，該第二計算裝置求出SXJO與該第二光檢測部的光檢測信號之差，算出波長範圍為λ的光量。
9.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，全部的所述光檢測部在比光電變換區域更靠受光面側的位置具備反射可見光的反射濾光器。
10.如權利要求1所述的光檢測裝置，其特徵在於，在所述第一光檢測部，以比第一光電變換區域淺的深度形成有第二光電變換區域，在所述第二光檢測部，以比第三光電變換區域淺的深度形成有第四光電變換區域，所述第一光電變換區域及第三光電變換區域短路，通過計算來自第二光電變換區域的光檢測信號和來自第四光電變換區域的光檢測信號，計測波長範圍為λ的光量。
11.一種光檢測裝置，具備通過光電變換進行光的檢測的多個光檢測部，其特徵在於， 至少具備第一光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收波長範圍為λ的光的第一光學濾光器；第二光檢測部，其在比光電變換區域更靠受光面側的位置具有吸收包含波長範圍為λ 在內的波長範圍為λ 1的光或不存在光的吸收區域的第二光學濾光器，所述第一光學濾光器及第二光學濾光器以在光的透射光譜中不存在濾光器的膜厚產生的幹涉條紋的方式構成，通過計算所述第一光檢測部的信號和所述第二光檢測部的信號計測波長範圍為λ的光量。
12.如權利要求11所述的光檢測裝置，其特徵在於，所述第一光學濾光器及第二光學濾光器分別為在所述λ波長範圍不吸收的膏狀材料和吸收端不同的半導體粉末的混合物。
13.如權利要求11所述的光檢測裝置，其特徵在於，至少具備第三光檢測部，該第三光檢測部具有與所述第一光學濾光器相同的特性的第三光學濾光器和面積與所述第一光檢測部不同的光電變換區域，通過所述第一光檢測部、第二光檢測部及第三光檢測部算出波長範圍為λ的光量。
14.如權利要求13所述的光檢測裝置，其特徵在於，具備第一計算裝置，其利用所述第一光檢測部和第三光檢測部算出除了波長範圍為λ之外的光的每單位受光面積的光檢測信號JO ；第二計算裝置，在將所述第二光檢測部的受光面積設為S的情況下，該第二計算裝置求出SXJO與該第二光檢測部的光檢測信號之差，算出波長範圍為λ的光量。
15.一種光學濾光器，使膏狀的物質固化，其特徵在於，在所述膏狀物質中包含有用於吸收一定的波長範圍的光的半導體粒子。
16.如權利要求15所述的光學濾光器，其特徵在於，所述半導體粒子為IV族元素構成的半導體、II族元素和VI族元素構成的化合物半導體、III族元素和V族元素構成的化合物半導體、III族元素和VI族元素構成的化合物半導體的任一種半導體的粒子。
17.如權利要求15或16所述的光學濾光器，其特徵在於，所述膏狀物質的主成分由玻璃系材料、丙烯酸樹脂、矽樹脂、非晶性氟樹脂中的任一種以上的物質構成。
18.如權利要求17所述的光學濾光器，其特徵在於，所述膏狀物質由混合了所述玻璃系材料和半導體粒子的膏構成。
全文摘要
本發明提供一種能夠有選擇地、高靈敏度地檢測特定波長區域的光的光檢測裝置及用於該光檢測裝置的光學濾光器。在支承基板上形成有兩個受光元件。第一受光元件由p型層、n型層、光吸收半導體層、陽極電極、陰極電極、保護膜等構成。第二受光元件由p型層、n型層、透射膜、陽極電極、陰極電極、保護膜等構成。吸收波長範圍為λ的光的光吸收半導體層配置在比pn結區域更靠受光面側的位置。不存在光的吸收區域的透射膜配置在比pn結區域更靠受光面側的位置。通過計算第一受光元件的檢測信號和第二受光元件的檢測信號，計測波長範圍為λ的光量。
文檔編號G02B1/02GK102455215SQ20111031075
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月14日 優先權日2010年10月14日
發明者中原健, 古瀬駿介, 坂本晃輝, 有村聰一郎, 藤井哲雄, 赤坂俊輔 申請人:羅姆股份有限公司