DE102004013077B4

DE102004013077B4 - Verfahren zur Herstellung eines Photodetektors

Info

Publication number: DE102004013077B4
Application number: DE102004013077A
Authority: DE
Inventors: Satoru Fujiyoshida Kikuchi; Koichi Fujiyoshida Fukasawa
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: DE102004013077A1; CN1532940A; JP2004281829A; US7012243B2; US20040182994A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung mehrerer Photosensoren (1), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Herstellen einer Substratansammlung (12) mit mehreren Unterteilungen;
Ausbilden eines Verdrahtungsmusters und eines Anschlussmusters, die mit an der Unterseite des Substrats vorhandenen Anschlusselektroden mittels Durchkontaktierung verbunden werden;
Montieren eines lichtempfindlichen Elements (3) auf der Substratansammlung an jeder Unterteilung;
Einkapseln der lichtempfindlichen Elemente (3) durch Einkapselungsharz, um eine Harzschicht (4a) zu bilden;
Bilden einer Filterschicht (5a) direkt auf der Harzschicht, um eine Photosensoransammlung (13) zu bilden; und
Schneiden der Ansammlung an Grenzen zwischen den Unterteilungen, um damit mehrere unabhängige Photosensoren (1) herzustellen, so dass das Substrat, das Einkapselungsharz und die Filterschicht jeweils ein Parallelepiped bilden, und jede der Außenflächen des Parallelepipeds eine durchgehende glatte Oberfläche aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Photodetektors, der in tragbaren Geräten verwendet wird, etwa in Mobiltelefonen, Fernsteuerungen und anderen Vorrichtungen.
Eine Fernsteuerung wird zum Steuern des Betriebs einer elektronischen Anlage, etwa einer audiovisuellen Anlage und einer Kommunikationsanlage verwendet, wobei Infrarotstrahlung oder sichtbare Strahlung benutzt wird. Auf der anderen Seite ist die Anlage, die durch die Signalstrahlen aus der Fernsteuerung gesteuert wird, mit einem Photosensor versehen, der einen Photodetektor zum Erfassen des Steuersignals aufweist.
Der konventionelle Photosensor kann keine Signalstrahlen erfassen, die nicht mittels dem spektralen Antwortverhalten des Photodetektors, der auf dem Photosensor montiert ist, erfasst wird.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP08-204653 A offenbart einen Photosensor. Der in dem Photosensor vorgesehene Photodetektor ist mit einem Epoxydharz beschichtet, das mit einem Mittel, das sichtbare Strahlung abschneidet, so gemischt ist, dass eine Kondensorlinse auf Photodetektor als ein optisches Bandpassfilter gebildet wird.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP10-223039 A offenbart einen weiteren mit einem Photodetektor versehenen Photosensor. Der Photodetektor besitzt ein Bandpassfilter mit einem Interferenzfilm mit einer mittleren Durchlaufwellenlänge, die ungefähr mit einer mittleren Wellenlänge der Signalstrahlen von einer Fernsteuerung übereinstimmt.
Die Offenlegungsschrift EP 1 414 073 A2 zeigt einen Bildsensor bestehend aus lichtempfindlichen Elementen, auf denen sich filternde Mikrolinsen aus Acrylat befinden. Die lichtempfindlichen Elemente sind jedoch nicht auf ein Substrat montiert, sondern in diesem geformt. Die gezeigte Anordnung eignet sich außerdem nicht zur einfachen Herstellung einzelner Fotosensoren.
Die Patentschrift US 4,523,102 A offenbart einen Fotosensor mit einem Substrat, einem auf dem Substrat montierten lichtempfindlichen Element, einem Einkapselungsharz und einer Filterschicht. Jedoch wird kein Einkapselungsharz gezeigt, das die lichtempfindlichen Elemente einkapselt und auf dem eine Filterschicht unmittelbar aufgebracht wird, so dass das Substrat, das Einkapselungsharz und die Filterschicht ein Parallelepiped bilden, und jede der Außenflächen des Parallelepipeds eine durchgehende glatte Oberfläche aufweist. Stattdessen werden die lichtempfindlichen Elemente und die Filterschicht zunächst auf getrennten Substraten aufgebracht und gekapselt und anschließend zu einem Bildsensor verbunden. Eine derartige Anordnung ist für die kostengünstige Herstellung einzelner Fotosensoren ungeeignet.
Die Offenlegungsschrift JP61-001061 A offenbart ein lichtempfindliches Halbleiterbauteil, das mit Zuleitungsdrähten verbunden ist, auf dessen Vorderseite ein Filter angebracht ist, und das zusammen mit den Zuleitungsdrähten und dem Filter mit einem Einkapselungsharz versiegelt ist. Die Zuleitungsdrähte sind bezüglich der lichtempfindlichen Fläche seitlich aus dem Einkapselungsharz herausgeführt.
Die Offenlegungsschrift JP61-170075 A offenbart eine Fotodiode, die auf Zuleitungsdrähten angeordnet und von einem Einkapselungsharz umgeben ist. Auf dem Harz ist ein Filter zum Abschwächen sichtbaren Lichts angeordnet. Die Zuleitungsdrähte sind aus dem Einkapselungsharz bezüglich der lichtempfindlichen Fläche seitlich herausgeführt.
4 ist ein Graph, der das spektrale Verhalten eines konventionellen Photosensors zeigt. In dem Graphen zeigt das Bezugszeichen a ein inhärentes spektrales Antwortverhalten des Photosensor und das Bezugszeichen b zeigt ein spektrales Antwortverhalten eines Photosensors mit einem Bandpassfilter.
In einem Sensor für sichtbare Strahlung und insbesondere in einem Leuchtstärkeeffizienzsensor muss ein Photodetektor verwendet werden, der als ein Bandpassfilter mit einer Leuchtstärkeeffizienz gebildet ist. Um eine Bandpassfunktion in dem zu verwendenden Photodetektor bereitzustellen, wird eine dielektrische Mehrlagenschicht oder eine Metalllagenschicht auf einem Lichtaufnahmebereich mittels Verdampfung gebildet.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, eine Absorptionsschicht auf dem Photodetektor zu bilden, oder eine Verunreinigung dem Photodetektor hinzuzufügen, um damit das Band zur Verbesserung des epitaktischen Aufbaus zu steuern.
Diese Verfahren führen zur einer Erhöhung der Herstellungskosten. Des weiteren ist es schwierig, die Filterwirkung des Photodetektors zu steuern und es gibt eine Grenze, um die Bandpassfilterwirkung zu verbessern. Wenn ein externer Filter verwendet wird, vergrößert sich das Bauvolumen des Photosensor und die Herstellungskosten steigen ebenso.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verfahren zur Herstellung eines Photosensors bereitzustellen, der Signalstrahlen von einer Fernsteuerung empfangen kann, ohne auf das spektrale Antwortverhalten eines darin vorgesehenen Photodetektors beschränkt zu sein.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Filterschicht einen Metallmehrlagenschichtfilter oder einen dielektrischen Mehrschichtfilter.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Photosensor zeigt;
2 ist eine Schnittansicht des Photosensor;
3a bis 3e sind perspektivische Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Photosensors zeigen; und
4 ist ein Graph, der die spektrale Reaktion bzw. die Antwort eines konventionellen Photosensors zeigt.
Gemäß 1 und 2 umfasst ein mit der vorliegenden Erfindung hergestellter Photosensor 1 ein Substrat 2, einen Photodetektor 3, der auf dem Substrat 2 montiert ist, ein Einkapselungsharz 4, das den Photodetektor 3 umschließt, und eine Filterschicht 5, die auf dem Einkapselungsharz gebildet ist. Somit wird ein parallelepipedförmiger Photosensor 1 gebildet. Auf dem Substrat 2 sind ein Verdrahtungsmuster und ein Anschlussmuster (nicht gezeigt) gebildet, die mit Anschlusselektroden, die an der Unterseite des Substrats vorgesehen sind, mittels Durchkontaktierungen (nicht gezeigt) verbunden sind. Der Photodetektor 3 umfasst eine Photodiode oder einen Phototransistor.
Die Filterschicht 5 besitzt eine filternde Wirkung zum Durchlassen von Signalstrahlen eines Wellenlängenbereichs der spektralen Antwort des Photodetektors. Um die Filterwirkung mit der spektralen Antwort des Photodetektors übereinstimmend zu machen, umfasst die Filterschicht 5 einen Metallmehrschichtfilter oder einen dielektrischen Mehrschichtfilter. Beispielsweise ist der Metallmehrschichtfilter durch Vakuumabscheidung oder Plattierung oder Musterübertragung auf eine Metallschicht aus Ag-MgF-Ag gebildet. Der dielektrische Mehrschichtfilter umfasst eine Schicht aus Tio₂-SiO₂.
Daher wird die Wellenlänge einfallender Signalstrahlen mittels der Filterschicht 5 entsprechend der Wellenlänge der spektralen Antwort des Photodetektors des Photosensors gefiltert. Somit erfasst der Photosensor Signalstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen.
Im Weiteren wird ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Photosensoren beschrieben.
3a ist eine perspektivische Ansicht, die eine Substratansammlung 12 zeigt. Die Substratansammlung 12 ist aus einem isolierenden Material hergestellt und besitzt 16 Unterteilungen. Jede Unterteilung ist für das Substrat 2 ausgelegt. In jeder Unterteilung werden das Verdrahtungsmuster und das Anschlussmuster gebildet.
3b ist eine perspektivische Ansicht, die einen Montageschritt für den Photodetektor 3 zeigt. Der Photodetektor 3 wird auf der Substratansammlung 12 an jeder Unterteilung montiert.
3c ist eine perspektivische Ansicht, die den Schritt des Einkapselns mit einem Harz zeigt. Die Photodetektoren 3 werden mittels einer Harzschicht 4a eingekapselt.
3d ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt zur Herstellung einer Filterschicht zeigt. Eine Metallmehrlagenfilterschicht 5a aus Ag-MgF-Ag wird durch Stapeln der entsprechenden Schichten mittels Abscheidung oder Plattierung oder Musterabscheidung gebildet.
Somit wird eine Photosensoransammlung 13 gebildet.
Die Photosensoransammlung 13 wird an den Grenzen zwischen den Unterteilungen geschnitten, wie dies in 3 gezeigt ist, so dass ein einzelner Photosensor 1 erhalten wird.
Somit kann erfindungsgemäß eine große Anzahl von Photosensoren gleichzeitig bei geringen Kosten hergestellt werden.
Da erfindungsgemäß der Metallmehrschichtfilter aus einem Tiefpassfilter oder einem Hochpassfilter Signalstrahlen durchlässt mit einer Wellenlänge, die der spektralen Antwort des Photodetektors entspricht, erfasst der Photosensor Signalstrahlen ohne Einschränkungen hinsichtlich der Wellenlänge.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten speziellen Ausführungsformen beschrieben ist, ist es selbstverständlich, dass diese Beschreibung beabsichtigt, den Bereich der Erfindung, die durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, anschaulich darzustellen und nicht einzuschränken.

Claims

Verfahren zur Herstellung mehrerer Photosensoren (1), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Herstellen einer Substratansammlung (12) mit mehreren Unterteilungen; Ausbilden eines Verdrahtungsmusters und eines Anschlussmusters, die mit an der Unterseite des Substrats vorhandenen Anschlusselektroden mittels Durchkontaktierung verbunden werden; Montieren eines lichtempfindlichen Elements (3) auf der Substratansammlung an jeder Unterteilung; Einkapseln der lichtempfindlichen Elemente (3) durch Einkapselungsharz, um eine Harzschicht (4a) zu bilden; Bilden einer Filterschicht (5a) direkt auf der Harzschicht, um eine Photosensoransammlung (13) zu bilden; und Schneiden der Ansammlung an Grenzen zwischen den Unterteilungen, um damit mehrere unabhängige Photosensoren (1) herzustellen, so dass das Substrat, das Einkapselungsharz und die Filterschicht jeweils ein Parallelepiped bilden, und jede der Außenflächen des Parallelepipeds eine durchgehende glatte Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Filterschicht (5) einen dielektrischen Mehrschichtfilter oder einen Metallmehrschichtfilter umfasst.