DE69425999T2

DE69425999T2 - Photodetektor mit einem mehrschichtigen Filter und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69425999T2
Application number: DE69425999T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Funakoshi; Toshimasa Hamada; Tetsuya Hanamoto; Masaru Iwasaki; Shohichi Katoh; Koji Miyake; Masumi Nakamichi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: EP0632508A3; JPH0722630A; EP0632508A2; US5644124A; EP0632508B1; JP3242495B2; DE69425999D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Fotodetektor mit Mehrschichtfilter zum Einsatz in automatischen Belichtungssystemen für Kameras oder ähnlichem.
Fig. 20 zeigt eine in automatischen Belichtungssystemen für Kameras verwendete Silicium-(Si-)Fotodiode, die mit einem optischen Empfindlichkeitskorrekturfilter als Fotodetektor benutzt wird. Die Si-Fotodiode weist folgenden Aufbau auf: Ein lichtempfangendes Substrat 2 ist auf einem geätzten Gebiet 1a, das in einem Keramikstamm 1 vorgesehen ist, aufgebracht. Ein lichtdurchlässiges Kunstharz wird in den geätzten Abschnitt 1a des Stammes 1 gegossen und dann ausgehärtet, womit ein Kunstharzabschnitt 3 gebildet wird, der das lichtempfangende Substrat 2 abdeckt. Ein Glasabsorptionsfilter 10 wird auf dem Kunstharzabschnitt 3 aufgebracht. Zwei Metallleitungspins werden durch den Boden des Stamms 1 befestigt. Golddrähte verbinden die Metallleitungspins 6 mit Elektrodenanschlüssen 4, 5, die auf dem lichtempfangenden Substrat 2 gebildet sind. Der Glasabsorptionsfilter 10 weist Charakteristika wie das Abschneiden von Infrarotstrahlen auf, so dass die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik der Si-Fotodiode gleich der optischen Empfindlichkeit ist. Damit ist es möglich, während einer automatischen Belichtung einer Kamera die Lichmenge im sichtbaren Bereich zu messen.
Fig. 21 zeigt die optische Transmissionscharakteristik des Glasabsorptionsfilters (Absorptionsfilter) 10. Bei der hinsichtlich der Lichtdetektierempfindlichkeit zu verbessernden Si-Fotodiode liegt die optische Transmission des Absorptionsfilters 10 wünschenswerterweise nahe bei 100%. Die optische Transmissionskurve des für die Si-Fotodiode verwendeten Absorptionsfilters 10 zeigt jedoch bei den optischen Transmissionsbereichen eine maximale Transmission von 80%, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Somit ist es schwierig, mit dem Absorptionsfilter 10 eine hohe Lichtdetektierempfindlichkeit zu erzielen. Weiterhin treten beim Absorptionsfilter 10 Probleme bei Design-Wechsel auf, da dessen Charakteristika von Farbstoffen abhängen. Demgemäß kann die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik der Si-Fotodiode nicht einfach durch Änderung der Charakteristika des Absorptionsfilters 10 geändert werden. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass sich der Absorpti onsfilter 10 aufgrund von Luftfeuchtigkeit oder ähnlichem beschlägt, was seine Zuverlässigkeit beeinflusst.
Um obenstehende Probleme zu lösen, wurde kürzlich ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter entwickelt, der zur Korrektur der optischen Empfindlichkeit direkt auf der Fläche des lichtempfangenden Substrates ausgebildet ist (offengelegte japanische Patentschrift Nr. 6-77507, herausgegeben 18. März 1994). Die Veröffentlichung erfolgte nach dem Prioritätsdatum dieser Anmeldung.
Fig. 22 zeigt eine Teildarstellung des vorgeschlagenen Fotodetektors mit Mehrschichtfilter. In Fig. 22 werden Teile, die denen der oben erwähnten Si-Fotodiode entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 20 gekennzeichnet. Bei diesem Fotodetektor mit Mehrschichtfilter wird anstelle des Glasabsorptionsfilters 10 der in Fig. 20 gezeigten Si-Fotodiode ein optischer Mehrschichtfilm 20 auf dem lichtempfangenden Substrat ausgebildet. Der optische Mehrschichtfilm 20 dient als Filter zum Anpassen der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik an die optische Empfindlichkeit. Weiterhin ist der optische Mehrschichtfilm 20 durch aus SiO&sub2; hergestellte Filme mit niedrigem Brechungsindex und durch aus T102 hergestellte Filme mit hohem Brechungsindex gebildet, wobei die Filme mit hohem und niedrigem Brechungsindex abwechselnd angeordnet sind. Die Filme mit hohem und niedrigem Brechungsindex werden direkt auf dem lichtempfangenden Substrat 2 durch Elektronenstrahlabscheidung oder ähnlichem gebildet.
Damit die aus TiO&sub2; hergestellten Filme einen hohen Brechungsindex aufweisen, wird die Temperatur des lichtempfangenden Substrates 2 bei ungefähr 300ºC gehalten, während TiO&sub2; auf dem lichtempfangenden Substrat 2 abgeschieden wird. Nach dem Ausbilden des optischen Mehrschichtfilms 20 werden Teile des Mehrschichtfilms auf den Elektrodenanschlüssen 4, 5 entfernt. In diesem Prozess wäre es schwierig, den Mehrschichtfilm durch Nassätzen zu entfernen, da die aus TiO&sub2; hergestellten Filme mit hohem Brechungsindex, die auf dem lichtempfangenden Substrat bei einer Substrattemperatur von ungefähr 300ºC abgeschieden werden, teilweise auskristallisiert haben. Deshalb wird der Mehrschichtfilm auf den Elektrodenanschlüssen 4, 5 durch einen Trockenätzprozess, wie beispielsweise Plasmaätzen oder Ionenstrahlätzen, entfernt. Ein Beschlagen des Fotodetektors durch Feuchtigkeit, das heißt ein Beschlagen des durch den Fotodetektor verwendeten optischen Mehrschichtfilms 20 kann verhindert werden, womit eine Verschlechterung in den Charakteristika ausgeschlossen wird. Da der optische Mehrschichtfilm 20 ferner als Schutzfilm für das lichtempfangende Substrat 2 dient, kann eine Verschlechterung der Charakteristika des Fotodetektors durch verbesserte Zuverlässigkeit verhindert werden.
Bei Nassätzen würde jedoch das Entfernen des Mehrschichtfilms auf den Elektrodenanschlüssen 4, 5, verglichen mit Trockenätzen, zu höheren Kosten führen. Weiterhin sind Halbleiterkristalle des lichtempfangenden Substrats 2 den Ionenstrahlen ausgesetzt, und werden deshalb leicht beschädigt.
Fig. 23 zeigt eine Teildarstellung des lichtempfangenden Substrats des Fotodetektors von Fig. 22. Eine Schutzringelektrode 7 ist auf der Grenze zwischen einer P-dotierten Schicht 2a und einer N-dotierten Schicht 2b des lichtempfangenden Substrats 2 ausgebildet. Die Schutzringelektrode 7, die gleichzeitig mit den Elektrodenanschlüssen ausgebildet wird (in Fig. 23 nicht gezeigt), weist eine so große Oberflächenrauhheit auf, dass sie selbst durch Aufbringen eines Passivierungsfilms oder durch einen Mehrschichtfilm nicht genug geebnet werden kann. Deshalb trifft ein Teil des auf das lichtempfangende Substrat 2 einfallenden Lichts auf die Schutzringelektrode 7, was zu gestreutem Licht 22 führt. Ein Teil des gestreuten Lichts 22 wird zu in dem optischen Mehrschichtfilm 20 sich ausbreitenden Licht 23. Dann erreicht ein Teil des Lichts 23 eine Endfläche 2c des lichtempfangenden Substrats 2 und wird dort gestreut, was zu Streulicht 25 führt. Ein Teil des Streulichts 25 gelangt durch die Endfläche 2c des lichtempfangenden Substrats nach innen, womit Lichtkomponenten unerwünschter Wellenlängen empfangen werden. Ein weiterer Teil des in dem optischen Mehrschichtfilm 20 sich ausbreitenden Lichts 23 wird während seiner Ausbreitung, die durch ein Licht 24 angedeutet ist, durch das lichtempfangende Substrat 2 absorbiert. Ein Teil des auf das lichtempfangende Substrat 2 einfallenden Lichts erreicht direkt (nicht gezeigt) die Endfläche 2c des lichtempfangenden Substrats 2. Solches Licht 24, Streulicht 25 und das Licht, das direkt auf die Endfläche 2c des lichtempfangenden Substrats 2 einfällt, kann unvorteilhafterweise zu einer Verschlechterung des Fotodetektors hinsichtlich seiner spektralen Empfindlichkeitscharakteristik führen.
JP-A-63144306 betrifft einen aus sich gegenseitig abwechselnden Schichten mit hohem (TiO&sub2;) und niedrigem (SiO&sub2;) Brechungsindex hergestellten dielektrischen Mehrschichtfilm, wobei die sich abwechselnden Schichten aus amorphen Mate rialien bestehen. So ein Film weist eine stabile spektrale Charakteristik auf und kann als Durchlassfilter verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es soll ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter bereitgestellt werden, bei dem durch Nassätzen ein Muster ausgebildet werden kann. Weiterhin soll ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter bereitgestellt werden, der verhindert, dass unnötig Licht auf ein anderes Gebiet als das des lichtempfangenden Abschnittes auftrifft, der bei niedrigen Kosten herstellbar ist und der eine gute spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweist.
Die Erfindung stellt einen Fotodetektor gemäß Anspruch 1 bereit.
Der aus den Filmen mit hohem und niedrigem Brechungsindex bestehende Mehrschichtfilter beschlägt bei Feuchtigkeit nicht. Deshalb kann eine Verschlechterung der Charakteristika des Fotodetektors vermieden werden. Der Mehrschichtfilter dient als ein Schutzfilm für das lichtempfangende Substrat, womit die Zuverlässigkeit des Fotodetektors erhöht wird.
Im allgemeinen werden einzelne lichtempfangende Substrate dadurch erhalten, dass in einem Wafer eine Mehrzahl von lichtempfangenden Substraten ausgebildet wird, und anschließend der Wafer in die einzelnen lichtempfangenden Substrate aufgeteilt wird. Erfindungsgemäß kann, bevor der Wafer aufgeteilt wird, der Mehrschichtfilter aller lichtempfangenden Substrate zur gleichen Zeit auf dem Wafer ausgebildet werden. Das Anbringen eines Glasabsorptionsfilters für jedes einzelne lichtempfangende Substrat entfällt. Damit können die Kosten reduziert werden. Weiterhin kann der Mehrschichtfilter durch Nassätzen leicht weiterverarbeitet oder darin ein Muster ausgebildet werden, da wenigstens die Filme mit hohem Brechungsindex oder die Filme mit niedrigem Brechungsindex, die den Mehrschichtfilter bilden, amorph sind. Als Ätzflüssigkeit kann ein Lösungsgemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure verwendet werden.
Da das Nassätzen zum Ausbilden des Musters im Mehrschichtfilter verwendbar ist, können im Vergleich zum Trockenätzen, wie beispielsweise Ionenstrahlätzen oder Plasmaätzen, die Produktivität erhöht und die Kosten reduziert werden. Da Ionenstrahlen nicht verwendet werden, kann eine Beschädigung des lichtempfan genden Substrats durch Ionenstrahlen verhindert werden, womit die Zuverlässigkeit erhöht wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Mehrschichtfilter bei einer Temperatur des lichtempfangenden Substrats ausgebildet, die niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Filme mit hohem und die Filme mit niedrigem Brechungsindex kristallisieren. Damit erlaubt das Steuern der Temperatur des lichtempfangenden Substrats ein leichtes Ausbilden der amorphen Filme.
Vorzugsweise sind sowohl die Filme mit niedrigem Brechungsindex als auch die Filme mit hohem Brechungsindex amorph, so dass der Nassätzbetrieb für den Mehrschichtfilter erleichtert wird.
In einer Ausführungsform sind die Filme mit hohem Brechungsindex aus TiO&sub2; und die Filme mit niedrigem Brechungsindex aus SiO&sub2; gebildet.
Falls die Filme mit hohem Brechungsindex aus TiO&sub2; gebildet sind, wird die Temperatur des lichtempfangenden Substrats zur Zeit der Ausbildung des Mehrschichtfilters auf 240ºC oder niedriger festgesetzt, um den TiO&sub2;-Film amorph zu machen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Fotodetektor einen licht- undurchlässigen Film auf, wobei der lichtundurchlässige Film in denjenigen Gebieten des Mehrschichtfilters ausgebildet ist, die nicht zu einem Gebiet gehören, das mit dem lichtempfangenden Abschnitt des lichtempfangenden Substrats korrespondiert. Mit dieser Anordnung kann unerwünschtes Licht, dass auf die mit dem lichtundurchlässigen Film beschichteten Gebiete einfällt, durch Reflexion oder Absorption des lichtundurchlässigen Films eliminert werden, so dass eine Verschlechterung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors aufgrund von solchem unerwünschtem Licht vermieden werden kann. Als undurchlässiger Film kann ein reflektierender Metallfilm Verwendung finden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Fotodetektor einen Abschnitt aus lichtundurchlässigem Kunststoff auf, der die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats abdeckt. Anstelle des lichtundurchlässigem Kunststoff- Abschnittes kann ein reflektierender Metallfilm ausgebildet werden, der die Seiten flächen des lichtempfangenden Substrats abdeckt. Mit dieser Anordnung wird auf die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats auftreffendes Licht durch den lichtundurchlässigen Kunststoff oder den reflektierenden Metallfilm absorbiert oder reflektiert, so dass kein unerwünschtes Licht auf das lichtempfangende Substrat auftrifft. Damit kann die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors vor Verschlechterung geschützt werden. Wenn die rückseitige Fläche des lichtempfangenden Substrats ebenfalls mit einem lichtundurchlässigen Harz oder einem reflektierenden Metallfilm bedeckt ist, kann auch Licht, das auf die rückseitige Fläche des lichtempfangenden Substrats einfällt, durch den lichtundurchlässigen Kunstharz oder den reflektierenden Metallfilm vom Eintreten in das lichtempfangende Substrat abgehalten werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Fotodetektor eine P&spplus;- dotierte Schicht mit einer vorgegebenen Konzentration an P-Fremdatomen auf, die in einem Randabschnitt der Oberseite des lichtempfangenden Substrats ausgebildet ist; und eine N&spplus;-dotierte Schicht einer bestimmten Konzentration an N-Fremdatomen, die bezüglich der P&spplus;-dotierten Schicht unmittelbar innenseitig angrenzend ausgebildet ist. Die P&spplus;-dotierte Schicht und die N&spplus;-dotierte Schicht bilden einen PN-Übergang. Mit dieser Anordnung werden Träger, die durch auf die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats einfallendes Licht erzeugt werden, durch die P&spplus;-dotierte Schicht und die N&spplus;-dotierte Schicht des PN-Übergangs absorbiert, so dass die Erzeugung von Fotoströmen durch unerwünschtes Licht unterdrückt werden kann. Deshalb wird selbst bei Eintreten von Licht zu den Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats kein Fotostrom erzeugt, so dass eine Verschlechterung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors vermieden werden kann.
Vorzugsweise ist das lichtempfangende Substrat mit dem Mehrschichtfilter vollständig durch ein lichtdurchlässiges Kunstharz versiegelt, da das lichtempfangende Substrat damit vor Verschlechterung aufgrund von Luftfeuchtigkeit oder Ähnlichem geschützt wird. Der Mehrschichtfilter und das lichtempfangende Substrat werden durch das lichtdurchlässige Kunstharz geschützt.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der sich mit dem lichtdurchlässigen Kunstharz in Kontakt befindliche, oberste Film des Mehrschichtfilters ein Film mit niedrigem Brechungsindex. Damit wird eine Anpassung zwischen dem Mehrschichtfilter und dem durchlässigen Kunstharz erzielt, wodurch eine gute spektrale Empfindlichkeitscharakteristik erhalten wird.
Erfindungsgemäß weisen die Filme mit hohem und niedrigem Brechungsindex des Mehrschichtfilters optische Filmdicken auf, die eine Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von arithmetischen Reihen bilden, wobei eine arithmetische Reihe eines Typs von der arithmetischen Reihe eines anderen Typs bezüglich eines einheitlichen Abstands verschieden ist. Deshalb haben die zu den jeweiligen arithmetischen Reihen korrespondierenden Schichten unterschiedliche Transmissionsbereiche. Die Kombination der Transmissionsbereiche legen die Filtercharakteristika des Mehrschichtfilters fest. Dementsprechend kann durch geeignetes Festsetzen der optischen Filmdicken des Films des Mehrschichtfilters die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors beliebig festgesetzt werden.
Wenn die Filtercharakteristik des Mehrschichtfilters so eingestellt wird, dass eine spektrale Empfindlichkeitscharakteristik im Wesentlichen gleich der optischen Empfindlichkeit ist, kann der Fotodetektor in Vorrichtungen verwendet werden, die eine genaue Messung der Lichtmenge in einem sichtbaren Wellenlängenbereich erfordern.
Der erfindungsgemäße Fotodetektor kann in verschiedenen Vorrichtungen Verwendung finden, z. B. in einem automatischen Belichtungssystem einer Kamera, einem Farb-Diskriminierungssystem, einem optischen räumlichen Transmissionssystem, einem optischen wellenlängen-multiplexenden räumlichen Transmissionssystem, usw.
Wenn die Erfindung auf ein automatisches Belichtungssystem einer Kamera angewandt wird, wird der Mehrschichtfilter daraufhin ausgelegt, eine für die Lichtmengenmessung nötige spektrale Empfindlichkeitscharakteristik bereitzustellen. Gemäß den erfindungsgemäßen Vorteilen des Fotodetektors kann das automatische Belichtungssystem bei niedrigen Kosten hergestellt werden und genaue Lichtmengen-Messungen durchführen.
Wenn die Erfindung auf ein Farb-Diskriminierungssystem angewandt wird, werden drei Fotodetektoren verwendet, deren jeweilige Mehrschichtfilter darauf ausgelegt sind, jeweils Lichtkomponenten der drei Grundfarben Blau, Grün und Rot durchzulassen. Aufgrund der Vorteile des erfindungsgemäßen Fotodetektors kann das System Farben von auftreffendem Licht korrekt unterscheiden, d. h. durch Vergleich des Outputs der drei Fotodetektoren.
Wenn die Erfindung auf ein optisch-räumliches Transmissionssystem angewandt wird, wird die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors auf eine bestimmte, enge Bandbreite eingestellt, wobei die vorgegebene, enge Bandbreite so breit wie die lichtemittierende Wellenlängen-Bandbreite auf der Durchlassseite gemacht wird. Damit können die Lichtkomponenten anderer Wellenlängen-Bandbreiten eliminiert werden, wodurch die Transmissionscharakteristik vor jeglicher Verschlechterung aufgrund von unerwünschtem Licht bewahrt wird. Damit ist es möglich, ein optisch-räumliches Transmissionssystem bereitszustellen, das gute Transmissionscharakteristika aufweist.
Wenn eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Fotodetektoren in einem optischen wellenlängen-multiplexenden räumlichen Transmissionssystem zum Durchlassen von Lichtkomponenten einer Mehrzahl von Kanälen verwendet wird, werden die spektralen Empfindlichkeitscharakteristika der Fotodetektoren in ihren Bandbreiten in Übereinstimmung mit den lichtemittierenden Wellenlängen-Bandbreiten auf der Durchlassseite unterschiedlich ausgelegt. Gemäß den Vorteilen der Fotodetektoren werden die Transmissionscharakteristika vor Verschlechterung bewahrt, da Licht anderer Kanäle oder unerwünschtes Licht vermieden wird. Somit kann eine Vielzahl von Kanälen gleichzeitig übertragen werden.
Die Erfindung stellt zudem ein Verfahren bereit, das in Anspruch 13 beschrieben ist.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Zeichnungen nur der Veranschaulichung dienen und somit nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des lichtempfangenden Substrats gemäß der ersten Ausführungsform, ein Teil des Substrats ist abgeschnitten;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Mehrschichtfilms auf einem lichtempfangenden Substrat gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 4A-4E Prozessschritte der Herstellung des Fotodetektors mit dem Mehrschichtfilter gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 ein Diagramm mit Röntgenstrahlungs-Beugungsmustern von Mehrschichtfiltern, die bei verschiedenen Substrattemperaturen hergestellt wurden;
Fig. 6 die Abhängigkeit des Brechungsindex des aus TiO&sub2; hergestellten Films mit hohem Brechungsindex bezüglich der Substrattemperatur;
Fig. 7 die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors der ersten Ausführungsform;
Fig. 8 eine Draufsicht eines Fotodetektors mit einem Mehrschichtfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines lichtempfangenden Substrats mit einem Mehrschichtfilter des Fotodetektors der zweiten Ausführungsform, ein Teil des lichtempfangenden Substrats ist abgeschnitten;
Fig. 10A bis 10G Prozessschritte der Herstellung des Fotodetektors der zweiten Ausführungsform;
Fig. 11A bis 11G andere Verfahrensschritte zur Herstellung des Fotodetektors der zweiten Ausführungsform;
Fig. 12 eine Schnittdarstellung eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13A eine perspektivische Darstellung des lichtempfangenden Substrats eines Fotodetektors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, ein Teil des lichtempfangenden Substrats ist abgeschnitten;
Fig. 13B eine perspektivische Darstellung einer Variante des lichtempfangenden Substrats von Fig. 13A, ein Teil des lichtempfangenden Substrats ist abgeschnitten:
Fig. 14A, 14B und 14C Verfahrensschritte zur Herstellung eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß dem Fotodetektor der vierten Ausführungsform;
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung eines lichtempfangenden Substrats eines Fotodetektors in einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform; ein Teil des Substrats ist abgeschnitten;
Fig. 16 eine die Erfindung verwendende Licht-Messschaltung zur Benutzung in einem automatischen Belichtungssystem einer Kamera;
Fig. 17 die Foto-Detektier-Empfindlichkeitscharakteristik eines erfindungsgemäßen Fotodetektors mit Mehrschichtfilter bei Verwendung in einem Farb-Diskriminierungssystem;
Fig. 18 eine Lichtempfangs-Empfindlichkeitscharakteristik eines erfindungsgemäßen Fotodetektors mit Mehrschichtfilter bei Verwendung in einem optisch-räumlichen Transmissonssystem;
Fig. 19A einen Teil eines optischen wellenlängen-multiplexenden räumlichen Transmissionssystems, das den erfindungsgemäßen Fotodetektor mit Mehrschichtfilter verwendet;
Fig. 19B die Foto-Detektier-Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors von Fig. 19A;
Fig. 20 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Fotodetektors mit einem Glasabsorptionsfilter;
Fig. 21 die optische Durchlasscharakteristik des Glasabsorptionsfilters von Fig. 20;
Fig. 22 eine Schnittdarstellung eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter;
Fig. 23 eine Schnittdarstellung eines lichtempfangenden Substrats des Fotodetektors von Fig. 22 mit Streulicht von auf eine Elektrode auftreffenden Lichts;
Fig. 24 ein Beispiel der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik einer Si- Fotodiode.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden erfindungsgemäße Fotodetektoren mit Mehrschichtfilter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail erläutert.

(Erste Ausführungsform)

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung des Fotodetektors mit einem Mehrschichtfilter gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gemäß Fig. 1 weist ein aus Keramik oder Kunstharz hergestellter Stamm 1 einen geätzten Abschnitt 1a auf, der auf dessen Oberseite ausgebildet ist. Ein lichtempfangendes Substrat 2, das als lichtempfangender Abschnitt dient, weist eine N-dotierte Schicht 2b und eine P-dotierte Schicht 2a auf, wobei die P-dotierte Schicht 2a auf der oberen Fläche der N-dotierten Schicht 2b ausgebildet ist. Das lichtempfangende Substrat 2 ist auf der Grundfläche des geätzten Abschnittes des Stammes 1 angebracht. Ein Kunstharzabschnitt 3 wird durch Gießen eines lichtdurchlässigen Kunstharzes, wie beispielsweise Epoxidharz, in den geätzten Abschnitt 1a des Stammes 1 und anschließender Aushärtung gebildet, so dass das lichtempfangende Substrat 2 mit dem Kunstharzabschnitt 3 abgedeckt wird. Ein Elektrodenanschluss 4 wird auf der P-dotierten Schicht 2a des lichtempfangenden Substrats 2 ausgebildet. Ein Elektrodenanschluss 5 wird auf der N-dotierten Schicht 2b des lichtempfangenden Substrats 2 gebildet. Zwei Metallleitungspins 6 werden durch den Boden des geätzten Abschnitts 1a des Stamms 1 befestigt. Die Metallleitungspins 6 sind mit den Elektrodenanschlüssen 4, 5 jeweils durch Golddrähte oder Ähnlichem verbunden. Ein optischer Mehrschichtfilter 30 wird auf Gebieten des lichtempfangenden Substrats 2, die nicht den Gebieten der Elektrodenanschlüsse 4, 5 entsprechen, ausgebildet. Das lichtempfangende Substrat 2 wird durch Druck-Bonden mit dem Stamm 1 verbunden, indem ein Kleber aus Epoxidharzen, Phenolharzen oder Ähnlichem, verwendet wird. Das lichtempfangende Substrat 2 bildet eine Si-Fotodiode. Eine Si-Fotodiode ohne einen Filter liefert, wie in Fig. 24 gezeigt ist, in einem Infrarotbereich um die Wellenlänge von 900 nm herum eine bessere Foto-Detektierempfindlichkeit als im sichtbaren Bereich.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des lichtempfangenden Substrats 2, wovon ein Teil vertikal abgeschnitten wurde. Gemäß Fig. 2 ist eine Schutzringelektrode 7 auf der Grenze zwischen der P-dotierten Schicht 2a und der N-dotierten Schicht 2b des lichtempfangenden Substrats 2 ausgebildet. Ein Schutzfilm 8, der aus SiO&sub2; oder Ähnlichem hergestellt ist, schützt die PN-Übergangs-Fläche zwischen der P-dotierten Schicht 2a und der N-dotierten Schicht 2b sowie die Schutzringelektrode 7. Die Schutzringelektrode 7 erstreckt sich von der P-dotierten Schicht 2a nach oben und horizontal bis über die Grenze zwischen der Pdotierten Schicht 2a und der N-dotierten Schicht 2b nach außen, wobei sich ihre Endfläche über der N-dotierten Schicht 2b befindet. Ein Abschnitt des optischen Mehrschichtfilters 30, der auf der Schutzringelektrode 7 aufgebracht ist, wird angehoben.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des optischen Mehrschichtfilters 30. Der optische Mehrschichtfilter 30 ist durch SiO&sub2;-Filme mit niedrigem Brechungsindex und TiO&sub2;-Filme mit hohem Brechungsindex ausgebildet, wobei die Filme mit hohem und niedrigem Brechungsindex abwechselnd angeordnet sind. Damit ist die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik nahe der optischen Empfindlichkeit. Die optischen Filmdicken der den optischen Mehrschichtfilter 30 bildenden Filme bilden drei arithmetische Reihen 31, 32 und 33 in dieser Reihenfolge, wobei der einheitliche bzw. allgemeine Abstand der arithmetischen Reihen 31, 32 und 33 in drei Stufen geändert wird. Zusätzlich teilen je zwei benachbarte Serien der arithmetischen Serien 31, 32 und 33 einen Film, der sowohl als erster Term der einen Serie als auch als letzter Term der anderen Serie dient.
Im Folgenden werden die optischen Filmdicken einer realisierten Ausführungsform beschrieben. Gemäß Fig. 3 weist der als optischer Filter dienende optische Mehrschichtfilm 30 dreißig laminierte Schichten von Filmen A mit niedrigem Brechungsindex. Filmen B mit hohem Brechungsindex, und einen Anpassungsfilm C auf. Die Schichten sind mit den Ziffern 1 bis 30 gekennzeichnet, wobei diese Ziffern sowie die jeweilig dazugehörenden Filmdicken rechts neben jeder Schicht aufgeführt sind. Die Bezugszeichen A, B und C, die jeweils den Film mit niedrigem Brechungsindex, hohem Brechungsindex sowie den Anpassungsfilm kennzeichnen, sind an der linken Seite der Filme angeführt. Als optische Referenzwellenlänge wird 820 nm (im Folgenden durch X repräsentiert) angenommen.
Der Anpassungsfilm C der ersten Schicht weist eine optische Filmdicke von 0,7 λ/ 4 auf und dient als ein Antireflexionsfilm für das lichtempfangende Substrat und andere Filme, die keinen Anpassungsfilm enthalten. Die optische Filmdicke der zweiten Schicht beträgt 0.82 λ/8.
Die optischen Filmdicken der Schichten 3 bis 11 bilden eine arithmetische Reihe 31, deren einheitlicher Abstand 0.03 λ/4 beträgt. Genauer gesagt beträgt die optische Filmdicke der dritten Schicht 0,82 λ/4, die der vierten Schicht 0,85 λ/4, die der fünften Schicht 0,88 λ/4, und die optischen Filmdicken der Schichten 6 bis 11 steigen in Schritten von 0,03 λ/4, wobei die optische Filmdicke der elften Schicht 1,06 λ/4 beträgt. Es ist zu beachten, dass die elfte Schicht sowohl der letzte Term der arithmetischen Reihe 31 als auch der erste Term der nächsten arithmetischen Reihe 32 ist.
Bei den Schichten 11 bis 27, deren optische Filmdicken die arithmetische Reihe 32 bilden, beträgt der einheitliche Abstand 0,018 λ/4. Die optische Filmdicke der 12. Schicht beträgt 1,078 λ/4, die der 13. Schicht 1,096 λ/4 und die optischen Filmdicken der Schichten 14 bis 27 steigen in Schritten von 0,018 λ/4, wobei die optische Filmdicke der 27. Schicht 1,348 λ/4 beträgt. Die 27. Schicht dient sowohl als letzter Term der arithmetischen Reihe 32 als auch als erster Term der nächsten arithmetischen Reihe 33.
Die Schichten 27 bis 29 weisen eine gleiche optische Filmdicke von 1,348 λ/4 auf, und können als eine arithmetische Reihe 33 mit einem einheitlichen Abstand von angesehen werden. Die optische Filmdicke der 30. Schicht beträgt 1,348 λ/8.
Wie obenstehend beschrieben, sind die Schichten 3 bis 29 in Form von arithemtischen Reihen 31, 32 und 33 angeordnet, die sich voneinander bezüglich eines einheitlichen Abstands unterscheiden. Der Anpassungsfilm C zum Anpassen des Brechungsindex des lichtempfangenden Substrats 2 an den Brechungsindex des opti schen Mehrschichtfilters 30 ist gewöhnlich ein Einschichtfilm aus ZrO&sub2;, Si&sub3;N&sub4;, oder ähnlichem, besteht jedoch bisweilen aus zwei oder mehr Schichten. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel besteht der Anpassungsfilm C aus SiO&sub2;, und ist somit in den SiO&sub2;-Film mit niedrigem Brechungsindex der zweiten Schicht integriert. Je nach Brechungsindex des Kunstharzabschnittes 3, der in Fig. 3 nicht gezeigt ist, kann es nötig sein, zur obersten Schicht einen Anpassungsfilm mit niedrigem Brechungsindex hinzuzufügen, um den optischen Mehrschichtfilter 30 und den durchlässigen Kunstharz des Kunstharzabschnittes 3 aneinander anzupassen.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des oben beschriebene Fotodetektor mit Mehrschichtfilter beschrieben.

(1) Prozeß des Entfernens einer SiO&sub2;-Schicht

Fig. 4A veranschaulicht einen Zustand vor dem Entfernen einer auf dem lichtempfangenden Substrat 2 befindlichen SiO&sub2;-Schicht 12. Die SiO&sub2;-Schicht 12, die auf dem lichtempfangenden Substrat 2 vor Ausbildung des Mehrschichtfilms vorgesehen ist, dient als Maskenschicht oder als Passivierungsschicht während einem Eindiffundierungsprozeß von Fremdatomen. Das direkte Ausbilden des Mehrschichtfilms auf dieser SiO&sub2;-Schicht 12 würde in einer unerwünschten spektralen Empfindlichkeitscharakteristik aufgrund von Interferenzeffekten zwischen der SiO&sub2;-Schicht 12 und des Mehrschichtfilms resultieren. Zu erwähnen ist, daß eine Mehrzahl der lichtempfangenden Substrate 2 auf einem Wafer ausgebildet und gemeinsam dem folgenden Verfahren unterworfen werden, bis sie schließlich in einem später beschriebenen Montageprozeß aufgeteilt werden. Zuerst wird beispielsweise ein Resist eines negativen Typs, wie zum Beispiel OMR-83 (von Tokyo Oka K. K. hergestellt) oder ähnliches auf das lichtempfangende Substrat 2 aufgebracht. Nachdem das lichtempfangende Substrat 2 vorgebrannt wurde, wird das aufgebrachte Resist belichtet, um ein Muster auszubilden. Das entstandene Resistmuster bedeckt die Elektrodenanschlüsse 4, 5 und anderes, ist aber offen in Abschnitten, die mit der zu entfernenden SiO&sub2;-Schicht korrespondieren. Dann wird das Resistmuster durch Nachbrennen ausgehärtet, wonach, wie in Fig. 4B gezeigt ist, die SiO&sub2;-Schicht 12 durch eine Pufferlösung aus Fluorwasserstoffsäure oder ähnlichem mittels Ätzen entfernt wird. Dann wird das Resist mit einer Ablöse-Lösung entfernt.

(2) Herstellungsprozeß eines Mehrschichtfilms

Im nächsten Schritt werden, wie in Fig. 4C gezeigt, SiO&sub2;-Filme mit niedrigem Brechungsindex und TiO&sub2;-Filme mit hohem Brechungsindex auf dem lichtempfangenden Substrat 2 abwechselnd gegeneinander angeordnet, wobei die Temperatur des lichtempfangenden Substrats 2 im Bereich von 150ºC bis 250ºC liegt, und ein Elektronenstrahl-Evaporator verwendet wird, so daß ein optischer Mehrschichtfilm 110 ausgebildet wird.
Die Temperaturbedingungen des lichtempfangenden Substrats 2 während der Herstellung des optischen Mehrschichtfilms 110 ist von großer Wichtigkeit, weil diese eng mit den Ätzbedingungen für den optischen Mehrschichtfilm 110 in späteren Prozeßschritten korreliert sind. Mit anderen Worten: Das Kristallisieren des Mehrschichtfilms in der Elektronenstrahl-Evaporation wird durch Steuern der Temperatur des lichtempfangenden Substrats 2 unterdrückt, so daß das Ätzen erleichtert wird.
Fig. 5 zeigt Röntgenstrahl-Beugungsmuster, die das Ergebnis einer Kristallstruktur-Analyse darstellen, von dem Mehrschichtfilm, der aus sich jeweils abwechselnden, durch Elektronenstrahl-Abscheidung auf dem lichtempfangenden Substrat 2 gebildeten TiO&sub2; und SiO&sub2;-Schichten besteht, wobei die Substrattemperaturen jeweils 180ºC, 240ºC und 260ºC betragen. Bei dem Mehrschichtfilm, der bei der Substrattemperatur von 260ºC hergestellt wurde, traten Peaks auf, die eine Kristallstruktur vom Anatas-Typ bei den TiO&sub2;-Schichten mit hohem Brechungsindex zeigen, was andeutet, daß der Mehrschichtfilm teilweise mikro-kristallisiert wurde. Auch bei dem optischen Mehrschichtfilm, der bei der Substrattemperatur von 240ºC hergestellt wurde, sind leichte Peaks erkennbar, die eine TiO&sub2;-Kristallstruktur vom Anatas-Typ aufweisen. Beim optischen Mehrschichtfilm, der bei der Substrattemperatur von 180ºC hergestellt wurde, sind keine Peaks erkennbar, was andeutet, daß der Mehrschichtfilm nicht kristallisiert hat. Diese Ergebnisse zeigen, daß die TiO&sub2;-Filme mit hohem Brechungsindex bei Substrattemperaturen des lichtempfangenden Substrats 2 oberhalb von 240ºC weiter auskristallisieren. Weiterhin gibt keines der Röntgenstrahl-Beugungsmuster für die unterschiedlichen Substrattemperaturen Hinweise auf das Kristallisieren der SiO&sub2;-Filme mit niedrigem Brechungsindex. Wenn die resultierenden Mehrschichtfilme mit einem Lösungsgemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure geätzt werden würden, könnte der bei der Substrattemperatur von 180ºC hergestellte optische Mehr schichtfilm geätzt werden, während der bei der Substrattemperatur von 260ºC hergestellte optische Mehrschichtfilm sich nicht lösen würde. Der optische Mehrschichtfilm, der bei der Substrattemperatur von 240ºC hergestellt wurde, weist beim Ablösen leichte Schwierigkeiten auf, was andeutet, daß diese Temperatur die für das Ätzen kritische Temperatur ist.
Wie die oben erwähnte Beziehung zwischen den Ergebnissen der Kristallstruktur- Analyse und der Ätzmöglichkeit zeigt, erlaubt ein amorpher Zustand des TiO&sub2;- Films mit hohem Brechungsindex das Ausführen von Naßätzen. Deshalb sollte, um das Naßätzen zu erleichtern, der optische Mehrschichtfilm bei Temperaturen hergestellt werden, die niedriger als die Temperatur ist, bei der der Film mit hohem Brechungsindex kristallisiert. Jedoch wird, wie in Fig. 6 gezeigt, der Brechungsindex des aus TiO&sub2; hergestellten Films mit hohem Brechungsindex bei einem Ansteigen der Temperatur des lichtempfangenden Substrats 2 größer. Deshalb sollte vom Standpunkt der Filtercharakteristika des Mehrschichtfilms aus gesehen die Substrattemperatur hoch sein. Diesbezüglich wird in dieser Ausführungsform der optische Mehrschichtfilm bei einer Temperatur des lichtempfangenden Substrats 2 im Bereich von 150ºC bis 250ºC ausgebildet.

(3) Ätzprozeß des Mehrschichtfilms

Nach dem Trocknen des lichtempfangenden Substrats 2, auf dem der optische Mehrschichtfilm 110 ausgebildet wurde, wird auf das lichtempfangende Substrat 2 ein Klebebeschleuniger zur Verbesserung der Haftung zwischen dem Wafer und dem Resist aufgebracht. Danach wird das lichtempfangende Substrat 2 in einem Ofen erhitzt, so daß ein in dem Klebebeschleuniger enthaltenes Lösungsmittel ausreichend entfernt wird. Dann wird, wie in Fig. 4D gezeigt, ein Resist vom negativen Typ, wie beispielsweise durch Tokyo Oka K. K. hergestelltes OMR-83 in einer Dicke von mindestens 6 bis 10 um aufgebracht. Dieser Resist wird bei einer gegebenen Temperatur ausgehärtet und danach Belichtung und Entwicklung ausgesetzt. Ein Teil des Resist wird entfernt, so daß der optische Mehrschichtfilm 110 bei den Abschnitten, die mit den Elektrodenanschlüssen 4, 5 korrespondieren, freiliegt, wodurch ein Resistmuster 15 ausgebildet wird. Danach wird das Resistmuster 15 durch Nachbrennen ausgehärtet. In dem Fall, daß das lichtempfangende Substrat eine Anordnung aufweist, bei der der lichtempfangende Abschnitt in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt ist, wird der Resist zusätzlich bei seinen Abschnitten, die den den lichtempfangenden Abschnitt aufteilenden Auftei lungslinien entsprechen, entfernt.
Dann wird das lichtempfangende Substrat aus Fig. 4D, auf dem im Resist ein Muster ausgebildet wurde, das heißt ein Wafer mit dem optischen Mehrschichtfilm, in eine Lösung gebracht, wobei die Lösung aus einem Lösungsgemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure besteht, die bei einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Die Lösung wird so lange in Bewegung gehalten, bis das Ätzen des freiliegenden optischen Mehrschichtfilms 110 beendet ist. Bei diesem Prozeß sind die Ätzparameter für den nicht kristallisierten optischen Mehrschichtfilm 110 beispielsweise ein Mischungsverhältnis von Fluorwasserstoffsäure : Schwefelsäure : Wasser = 1 : 4 : 1 bis 1 : 6 : 1 bei einer Ätzlösung, eine Temperatur der Ätzlösung von 20 ± 5ºC, und eine Ätzrate von 0,08 bis 0,15 um/s. Es wird darauf hingewiesen, daß die Ätzrate (beispielsweise beträgt die Ätzrate ungefähr 0,2 um/s bei einer Lösungstemperatur von 30ºC) umso höher ist, je höher die Temperatur der Ätzlösung ist. Andererseits erhöht der Anstieg der Temperatur der Ätzlösung die Verdampfungsverluste der Schwefelsäure.
Damit wird es schwieriger, die Konzentration der Ätzlösung zu steuern, wenn die Temperatur der Lösung ansteigt. Überdies wird der Resist in einer kurzen Zeit abgelöst, wenn das Ätzen bei 50ºC oder höher ausgeführt wird, was es unmöglich macht, ein Resistmuster auszubilden.
Dann wird ein optischer Mehrschichtfilter 111 in denjenigen Abschnitten ausgebildet, wo aufgrund des Ätzprozesses, wie in Fig. 4E gezeigt, die Abschnitte, die den Elektrodenanschlüssen 4, 5 entsprechen, entfernt wurden. Danach wird der Wafer aus dem Lösungsgemisch herausgenommen und sofort mit reinem Wasser gewaschen. Nachdem der Wafer mit Wasser gewaschen und ausreichend getrocknet wurde, wird das Resistmuster 15 mit Hilfe der Resist-Ablöselösung entfernt.

(4) Montageprozeß

Der Wafer, der dem Ätzprozeß des optischen Mehrschichtfilms unterzogen wurde, wird in einzelne Chips mit Hilfe des Ritz-Verfahrens oder durch Dicen oder ähnlichem aufgeteilt. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die einzelnen Chips, das heißt die lichtempfangenden Substrate 2 durch Druckbonden auf den Grund des Ätzabschnittes 1a des Keramikstamms 1 mittels eines Klebers aus Epoxidharzen oder Phenolharzen oder ähnlichem angebracht. Dann werden die Elektrodenanschlüsse 4, 5 auf dem lichtempfangenden Substrat 2 und die Leitungspins 6 durch Drahtbonden mit Drähten aus Au oder ähnlichem miteinander verbunden. Abschließend wird ein Epoxidharz oder ein Siliciumharz eingefüllt, womit der Harzabschnitt 3 ausgebildet wird. Das Abdecken des lichtempfangenden Substrats 2 mit dem Harzabschnitt 3 verhindert, daß sich die Charakteristika aufgrund von Feuchtigkeit verschlechtern, womit das Standhaltevermögen gegenüber Umwelteinflüssen verbessert wird.
Damit erhält der Fotodetektor mit Mehrschichtfilter, der durch den in Fig. 4A bis 4E gezeigten Herstellungsprozeß und dem Montageprozeß gefertigt wird, eine spektrale Empfindlichkeitscharakteristik, die für optische Empfindlichkeit, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgelegt ist. Der optische Mehrschichtfilter 111 wird auch vor Beschlagen aufgrund von Luftfeuchtigkeit oder ähnlichem geschützt, womit die Charakteristika vor einer Verschlechterung bewahrt werden. Weiterhin wird der Fotodetektor mit dem Mehrschichtfilter in seiner Zuverlässigkeit verbessert, da der optische Mehrschichtfilter 111 als ein Schutzfilm des lichtempfangenden Substrats 2 dient. Der optische Mehrschichtfilm 110 wird bei einer Mehrzahl von lichtempfangenden Substraten in demselben Wafer gleichzeitig ausgebildet, und der Aufwand, den herkömmlichen Glasabsorptionsfilter auf jeden einzelnen Fotodetektor aufzubringen, entfällt. Weiterhin wird, da anstelle von Trockenätzen, wie beispielsweise Ionenstrahlätzen oder Plasmaätzen, zum Ausbilden eines Musters im optischen Mehrschichtfilter Naßätzen verwendet wird, eine bessere Massenproduktivität des Fotodetektors mit Mehrschichtfilter erzielt, als dies bei Anwenden von Trockenätzen der Fall wäre. Außerdem werden Schäden des Halbleiterkristalls des lichtempfangenden Substrats 2 vermieden, die durch Ionenstrahlen verursacht werden. Demgemäß kann ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter bereitgestellt werden, der niedrige Herstellungskosten und eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.

(Zweite Ausführungsform)

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht eines Fotodetektors mit einem Mehrschichtfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 9 zeigt eine perspektivische Darstellung eines lichtempfangenden Substrats 2 des Fotodetektors mit einem Mehrschichtfilter 40 gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei ein Teil des lichtempfangenden Substrats vertikal abgeschnitten ist. Die Abschnitte des Mehrschichtfilters 40, die nicht zu einem mit der P-dotierten Schicht 2a korrespondierenden Abschnitt 16 gehören, der als lichtempfangender Abschnitt des lichtemp fangenden Substrats 2 dient, sind mit einem Metallfilm oder ähnlichem überzogen, der als Lichtabschirmfilm 17 dient. Der Lichtabschirmfilm 17 reflektiert auf die Schutzringelektrode gerichtetes Licht. Demgemäß wird verhindert, daß Licht an der Schutzringelektrode aufgrund ihrer rauhen Oberfläche gestreut wird, sich dann durch den optischen Mehrschichtfilm 40 ausbreitet und schließlich auf die Endfläche des lichtempfangenden Substrats 2 trifft.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Fotodetektors mit einem Mehrschichtfilter, der den Lichtabschirmfilm aufweist, beschrieben.
Die Schritte, die in Fig. 10A bis 10E gezeigt sind, sind dieselben wie die Schritte der Fig. 4A bis 4E der ersten Ausführungsform, so daß in den Figuren entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Eine detaillierte Beschreibung wird daher weggelassen.
Nachdem der Wafer, der mit einer Mehrzahl von Fotodetektoren mit Mehrschichtfilter versehen wurde, gemäß den Schritten der Fig. 10A bis 10E gefertigt wurde, wird Metall, wie beispielsweise Al. Ni, Cu oder ähnliches, auf dem optischen Mehrschichtfilm 111 abgeschieden, so daß ein Metallfilm 120 ausgebildet wird, wie in Fig. 10F gezeigt ist. Danach wird, wie in Fig. 10E gezeigt, ein Resistmuster ausgebildet, das die Gebiete des Metallfilms 120 abdeckt, die nicht zu dem mit der P-dotierten Schicht 2a korrespondierenden Gebiet und den mit den Elektrodenanschlüssen 4, 5 korrespondierenden Gebieten gehören. Danach wird ein nichtbenötigter Metallfilmabschnitt 120, der sich bei dem mit dem lichtempfangenden Abschnitt korrespondierenden Gebiet befindet, durch Ätzen entfernt, wodurch ein Lichtabschirmfilm 121 ausgebildet wird. Nach dem Ätzen wird der Resist abgelöst. Es wird darauf hingewisen, daß als Ätzlösung bei diesem Prozeß typischerweise Phosphorsäure oder ein Lösungsgemisch aus Phosphorsäure und Salpetersäure dann verwendet wird, wenn der Metallfilm 120 aus Al hergestellt ist, und Salpetersäure typischerweise dann verwendet wird, wenn der Metallfilm 120 aus Ni hergestellt wird. Wenn der Metallfilm 120 aus Cu gefertigt ist, wird typischerweise als Ätzlösung Ammonium-Persulfat verwendet.
Im folgenden wird ein weiterer Prozeß zum Herstellen des Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die in Fig. 10A bis 10C gezeigten Schritte sind dieselben wie die Schritte der Fig. 4A bis 4C der ersten Ausführungsform, so daß in den Figuren entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Eine detaillierte Beschreibung wird daher weggelassen.
Nachdem, wie in Fig. 11C gezeigt, der optische Mehrschichtfilm 110 auf dem Wafer ausgebildet wurde, wird ein Metallfilm 120 aus Al, Ni, Cu oder ähnlichem auf dem optischen Mehrschichtfilm 110 durch Aufdampfen oder andere Verfahren ausgebildet, wie in Fig. 11D gezeigt ist. Danach wird, wie in Fig. 11E gezeigt, im Metallfilm 120 ein Muster ausgebildet, wobei ein Lichtabschirmfilm 121 gebildet LO wird. Danach wird, wie in Fig. 11F gezeigt, ein Resistmuster 130 ausgebildet. Das Resistmuster 130 bedeckt sowohl den Lichtabschirmfilm 121 als auch den freiliegenden optischen Mehrschichtfilm 110 mit Ausnahme der Abschnitte, die mit den Elektrodenanschlüssen 4, 5 korrespondieren. Dann wird, wie in Fig. 11C gezeigt, im optischen Mehrschichtfilm 110 durch Ätzen gemäß des Resistmusters ein Muster ausgebildet, womit der optische Mehrschichtfilter 110 gebildet wird.
Damit wird Licht, das sich auf die Schutzringelektrode 7 zubewegt, durch die Lichtabschirmfilme 17, 121 reflektiert, womit die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik vor einer Verschlechterung bewahrt werden kann. Damit können gute Charakteristika erzielt werden.

(Dritte Ausführungsform)

Wenn Licht nur an der Seitenfläche des Fotodetektors eintritt, genügt der Lichtabschirmfilm der zweiten Ausführungsform. Wenn jedoch Licht auf die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats auftrifft, besteht die Möglichkeit, daß sich die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik verschlechtert.
Fig. 12 zeigt einen Fotodetektor gemäß der dritten Ausführungsform, der dieselbe Anordnung wie der Fotodetektor in Fig. 1 aufweist, mit Ausnahme des Harzabschnittes. In Fig. 12 und 1 werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In dieser Ausführungsform wird, nachdem das lichtempfangende Substrat 2 mittels Druckbonden an den Grund des Ätzabschnittes 1a des Stammes 1 angebracht wurde, ein lichtundurchlässiges Kunstharz in den Ätzabschnitt 1a des Stammes 1 gegossen und dann ausgehärtet, so daß ein lichtundurchlässiger Kunstharzab schnitt 102 ausgebildet wird. Die ebene Fläche des lichtundurchlässigen Kunstharzes 102 wird mit der Fläche des lichtempfangenden Substrats 2 in Übereinstimmung gebracht. Weiterhin wird ein lichtdurchlässiges Harz wie beispielsweise ein Epoxidharz in das lichtempfangende Substrat 2 gegossen und der lichtundurchlässige Kunstharzabschnitt 2 dann ausgehärtet, so daß ein lichtdurchlässiger Harzabschnitt 103 ausgebildet wird. Bei dieser Anordnung wird sichtbares Licht und Infrarotlicht, das auf die Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats auftrifft, durch das lichtundurchlässige Kunstharz 102 absorbiert, so daß unerwünschtes Licht von einem Eintreten durch die Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 2 abgehalten werden kann. Somit kann das Einfangen von Licht an der Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 2 verhindert werden. Damit kann ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter realisiert werden, der eine gute spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweist.

(Vierte Ausführungsform)

Fig. 13A zeigt eine perspektivische Darstellung eines lichtempfangenden Substrats 2 eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wo ein Teil des lichtempfangenden Substrats vertikal abgeschnitten ist. In dieser Figur wird als lichtempfangendes Substrat 2 ein lichtempfangendes Substrat, das gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt ist, verwendet. Das lichtempfangende Substrat 2 kann mit dem Lichtabschirmfilm 17 der zweiten Ausführungsform versehen sein, wie in Fig. 13B gezeigt ist. Auf der Gesamtseitenfläche des lichtempfangenden Substrats 2 wird ein Lichtabschirmfilm 18 in Form eines reflektierenden Metallfilms aus beispielsweise A1 gebildet. Das lichtabschirmende Substrat 18 reflektiert auf der Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 2 auftreffendes Licht, womit das Licht vom Eintreten in das lichtempfangende Substrat 2 abgehalten wird.
Fig. 14A bis 14C zeigen den Herstellungsprozeß des Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß der vierten Ausführungsform. Zuerst wird wie in Fig. 14A gezeigt, eine Mehrzahl von Fotodetektoren mit Mehrschichtfiltern in einem Wafer 140 gemäß dem Prozeß der ersten oder zweiten Ausführungsform hergestellt. In Fig. 14A bezeichnet das Bezugszeichen 143 einen Mehrschichtfilter, und die Bezugszeichen 144 und 145 bezeichnen Elektrodenanschlüsse. Dann wird, wie in Fig. 14B gezeigt, der Wafer 140 durch Ritzen oder andere geeignete Verfahren aufgeteilt, wodurch ein lichtempfangendes Substrat 141 erhalten wird. Dann wird, wie in Fig. 14C gezeigt, ein Lichtabschirmfilm 142 aus Metall, wie beispielsweise A1 auf der Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 141 durch ein Sputterverfahren oder andere geeignete Verfahren ausgebildet. Da der Lichtabschirmfilm 142 auf der Gesamtfläche des lichtempfangenden Substrats 141 ausgebildet werden muß, ist das Sputtern, das gutes schrittweises Abdecken bietet, dazu geeignet, einen Film auf den Seitenflächen auszubilden. Bei einem in Fig. 14A gezeigten Herstellungsschritt kann ein Resist auf den Mehrschichtfilm 143 und Elektrodenanschlüssen 144, 145 auf dem lichtempfangenden Substrat 2 vor der Aufteilung des Wafers 140 aufgebracht werden, und das Resist kann entfernt werden, nachdem der Lichtabschirmfilm 142 auf der Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 2 ausgebildet wurde. Wenn diese Schritte ausgeführt werden, kann verhindert werden, daß der reflektierende Metallfilm auch auf dem Mehrschichtfilter 143 des lichtempfangenden Substrats 2 ausgebildet wird.
Licht, das auf die Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 141 auftriffit, wird durch den Lichtabschirmfilm 142 auf der Seitenfläche reflektiert, womit das Licht davon abgehalten wird, durch die Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 141 einzudringen. Damit kann das Einfangen von Licht an der Seitenfläche des lichtempfangenden Substrats 141 verhindert werden, so daß ein Fotodetektor mit Mehrschichtfilter realisiert werden kann, der eine gute spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweist.

(Fünfte Ausführungsform)

Fig. 15 zeigt eine perspektivische Darstellung eines lichtempfangenden Substrats 2 eines Fotodetektors mit Mehrschichtfilter gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wo ein Teil des lichtempfangenden Substrats vertikal abgeschnitten ist. Fremdatome vom P-Typ wie beispielsweise Bor werden in den Randabschnitt der oberen Fläche des lichtempfangenden Substrats 150 eindiffundiert, wobei eine P&spplus;-Schicht 26 ausgebildet wird, die eine hohe Konzentration an Fremdatomen aufweist. Weiterhin werden Fremdatome vom N-Typ wie beispielsweise Phosphor (P) in die P&spplus;-Schicht 26 eindiffundiert, wobei eine N&spplus;-Schicht 27 ausgebildet wird, die eine hohe Konzentration an Fremdatomen aufweist. Auf der P&spplus;-Schicht 26 und der N&spplus;-Schicht 27 wird eine Metallschicht 28 zum Kurzschließen der P&spplus;-Schicht 26 und der N&spplus;-Schicht 27 ausgebildet. Desweiteren wird, wie im zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 und 9 gezeigt ist, ein Lichtabschirmfilm 17 auf dem Mehrschichtfilter auf dem lichtempfangenden Substrat aus gebildet. Dies erfolgt in anderen Gebieten als demjenigen, das mit der P-dotierten Schicht 2a, welche als lichtempfangender Abschnitt fungiert, korrespondiert.
Bei dem Fotodetektor, der einen Mehrschichtfilter mit obenstehender Anordnung aufweist, werden bei Eintritt des Lichts in die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats 150 Träger, die durch das auftreffende Licht erzeugt werden, durch die P&spplus;-Schicht 26 und die N&spplus;-Schicht 27 absorbiert, die zusammen einen PN- Übergang bilden. Da die P&spplus;-Schicht 26 und die N&spplus;-Schicht 27 durch die Metallschicht 28 miteinander kurzgeschlossen sind, kann die Erzeugung von Fotoströmen aufgrund des auftreffenden Lichts verhindert werden. Durch das Eliminieren des Eindringens von Licht an den Seitenflächen des lichtempfangenden Substrats 150, dessen Fläche weder einen Mehrschichtfilm noch einen Lichtabschirmfilm aufweist, wie oben beschrieben, weist der Fotodetektor dieser Ausführungsform eine gute spektrale Empfindlichkeitscharakteristik auf. Desweiteren verhindert die Verwendung des Lichtabschirmfilms 17 eine Verschlechterung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik aufgrund von Lichtstreuung an der Schutzringelektrode 7. Jedoch kann sogar bei einem Fotodetektor mit Mehrschichtfilter gemäß der fünften Ausführungsform ohne den Llchtabschirmfilm 17 die Verschlechterung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik bis zu einem gewissen Ausmaß verhindert werden, wenn das an der Schutzringelektrode gestreute Licht in einem Gebiet des flächenseitigen Randabschnitts des lichtempfangenden Substrats 150 auftrifft.
In der fünften Ausführungsform sind die P&spplus;-Schicht 26 und die N&spplus;-Schicht 27 mit hohen Fremdatomkonzentrationen darauf ausgelegt, durch die Metallschicht 28 miteinander kurzgeschlossen zu werden. Die Metallschicht 28 ist nicht wesentlich, da die P&spplus;-Schicht und die N&spplus;-Schicht, die miteinander nur durch PN-Übergang verbunden sind, einen Effekt bewirken können.
Die Materialien der obenstehenden Fotodetektoren sind nicht auf die dort gegebenen Beispiele beschränkt. Desweiteren ist der Aufbau des Mehrschichtfilms, der als ein Mehrschichtfilter dient, nicht auf den in Fig. 3 beschriebenen Aufbau beschränkt, kann jedoch gemäß dem Verwendungszweck des Fotodetektors geeignet angepaßt werden.
Der obig beschriebene erfindungsgemäße Fotodetektor kann in verschiedenen Anwendungen Verwendung finden, wie später beschrieben wird.
Fig. 16 zeigt eine Schaltung zur Messung von Licht eines automatischen Belichtungssystems einer Kamera, die einen erfindungsgemäßen Fotodetektor 160 verwendet. In dieser Figur ist die Anode des Fotodetektors 160, dessen spektrale Empfindlichkeitscharakteristik der optischen Empfindlichkeit angepaßt ist, mit einem Eingangsanschluß (-) eines Verstärkers AMP verbunden, während die Kathode des Fotodetektors 160 mit einem weiteren Eingangsanschluß (+) des Verstärkers AMP verbunden ist. Die Anode einer Log-Diode 161 ist mit dem Eingangsanschluß (-) des Verstärkers AMP verbunden, während die Kathode der Log-Diode 161 mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers AMP verbunden ist. Der Verstärker AMP und die Log-Diode 161 ergeben eine logarithmische Verstärkerschaltung 162.
Mit der obenstehenden Anordnung wird auftreffendes Licht durch den Fotodetektor 160 in einen Strom und dann durch die logarithmische Verstärkerschaltung 162 logarithmisch umgewandelt, und somit als ein Spannungssignal ausgegeben. Das Spannungssignal wird mittels eines nichtgezeigten Prozessors wie beispielsweise einem Mikrocomputer verarbeitet. Dann wird das Diaphragma der Kamera und dessen Belichtungszeit gemäß der Quantität des auftreffenden Lichtes gesteuert. Demgemäß kann ein automatisches Belichtungssystem bereitgestellt werden, das genaue Licht-Quantitätsmessungen vornehmen kann, indem die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des Fotodetektors 160 an die optische Empfindlichkeit angepaßt wird.
Der erfindungsgemäße Fotodetektor kann auch in einem Farbdeterminierungssystem verwendet werden. In diesem Fall werden drei Fotodetektoren verwendet, die jeweilige Mehrschichtfilter aufweisen, welche so gestaltet sind, daß sie jeweils Eng-Bandfilter zum Durchlassen von Lichtkomponenten der drei Grundfarben Blau B, Grün G und Rot R sind. Fig. 17 zeigt die relativen Empfindlichkeitscharakteristika der Fotodetektoren mit Mehrschichtfiltern, die an die drei Grundfarben des Lichts angepaßt sind. In diesem Farbdeterminierungssystem können Farben von auftreffendem Licht, das heißt von einem Objekt durch Vergleich des jeweiligen Outputs der drei Fotodetektoren festgelegt werden.
Der erfindungsgemäße Fotodetektor kann auch in einem optischen räumlichen Transmissionssystem verwendet werden. Fig. 18 zeigt eine Lichtemissionscharakteristik einer lichtemittierenden Diode LED auf der Durchlaßseite und eine spektrale Empfindlichkeitscharakteristik des erfindungsgemäßen Fotodetektors PD auf der Empfangsseite in dem optischen räumlichen Transmissionssystem. Im allgemeinen unterliegen Innenraum-Fernsteuerungssysteme, die lichtemittierende Dioden und Fotodetektoren verwenden, einer Verschlechterung bezüglich der Transmissionscharakteristik aufgrund von Störungslicht, welches von Röhrenlampen stammt. Inverter-Röhrenlampen, die in den letzten Jahren in ihrer Anzahl zugenommen haben, würden es schwierig machen, ein solches Störlicht durch eine elektrische Schaltung zu eliminieren, so daß solches Licht vor dem Empfangen eliminiert werden muß. Aufgrund dieser Anforderung ist es wünschenswert, daß Lichtempfangsbänder der Fotodetektoren sich den lichtemittierenden Wellenlängenbändern der lichtemittierenden Dioden auf der Durchlaßseite annähern, so dass Lichtkomponenten in anderen Bändern als den Wellenlängenbändern der lichtemittierenden Dioden nicht erhalten werden.
Wie in Fig. 18 gezeigt, wird das Lichtempfangsband des Fotodetektors PD dem Wellenlängenband der lichtemittierenden Diode LED auf der Durchlaßseite angenähert, indem das sichtbare Gebiet durch Filtereffekte eines Toner-gemischten Harzes und des Mehrschichtfilms eliminiert wird.
Demgemäß ist der Fotodetektor PD dazu imstande, Lichtkomponenten von anderen Wellenlängenbändern als den Wellenlängenbändern der lichtemittierenden Diode LED auf der Durchlaßseite zu eliminieren, und somit jede Verschlechterung der Transmissionscharakteristika aufgrund von unerwünschtem Licht zu verhindern.
Wenn eine Mehrzahl von Paaren von lichtemittierender Diode und Fotodetektor von verschiedenen Bändern verwendet wird, kann eine räumliche Transmission von Licht durch das Wellenlängen-Multiplexverfahren ausgeführt werden. Fig. 19A zeigt einen Teil der Anordnung eines solchen optischen Wellenlängen-multiplexenden räumlichen Transmissionssystems, das einen erfindungsgemäßen Fotodetektor mit Mehrschichtfilter verwendet. In diesem System werden, wie in Fig. 19A gezeigt, einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden LED Kanäle CH.1 bis CH.n auf der Durchlaßseite zugewiesen, während Fotodetektoren PD dazu korrespondierenden Kanälen CH.1 bis CH.n auf der Empfangsseite zugeordnet sind. Wie in Fig. 19B gezeigt, werden die Lichtemissionscharakteristika der lichtemittierenden Dioden LED, die den jeweiligen Kanälen zugeordnet sind, auf verschiedene schmale Bänder gesetzt, und die spektrale Empfindlichkeitscharakteristika der Fotodetektoren PD, die mit den lichtemittierenden Dioden LED korrespondieren, werden an die Lichtemissionscharakteristika der jeweiligen lichtemittierenden Dioden LED angepaßt.
Somit kann ein optisches Wellenlängen-multiplexendes räumliches Transmissionssystem bereitgestellt werden, das dazu fähig ist, Licht einer Merzahl von Kanälen gleichzeitig durchzulassen, wobei jede Verschlechterung der Durchlaßcharakteristika aufgrund von Licht anderer Kanäle und unerwünschtem Licht vermieden wird.

Claims

1. Fotodetektor, mit:

einem lichtempfangenden Substrat (2, 141, 150), das einen lichtempfangenden Abschnitt (2a) auf einer oberen Fläche des Substrates aufweist und auf den lichtempfangenden Abschnitt auftreffendes Licht fotoelektrisch umwandelt; und

einem Mehrschichtfilter (30, 40, 111, 143, 153) auf dem lichtempfangenden Substrat, um das auf den lichtempfangenden Abschnitt gelangende Licht zu filtern, wobei das Filter eine Mehrzahl von amorphen Filmen (B) mit hohem Brechungsindex und eine Mehrzahl von Filmen (A) mit niedrigem Brechungsindex aufweist, und die Filme (B, A) mit hohem und niedrigem Brechungsindex abwechselnd angeordnet sind und optische Filmdicken aufweisen, die eine Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von arithmetischen Reihen (31, 32, 33) bilden, wobei eine arithmetische Reihe eines Typs von der arithmetischen Reihe eines anderen Typs bezüglich eines einheitlichen Abstands verschieden ist.

2. Fotodetektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filme mit niedrigem Brechungsindex (A) im Wesentlichen amorph sind.

3. Fotodetektor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfangende Substrat Elektroden (4, 5) aufweist, die auf der oberen Fläche ausgebildet sind und durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte elektrische Signale nach außen führen, und das Mehrschichtfilter über den Elektroden Öffnungen aufweist.

4. Fotodetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filme mit hohem Brechungsindex (B) aus TiO&sub2; gebildet sind.

5. Fotodetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen für Licht undurchlässigen Film (17, 121), wobei der undurchlässige Film in denjenigen Gebieten des Mehrschichtfilters (40. 111, 143) ausgebildet ist, die nicht zu einem Gebiet (16) gehören, das mit dem lichtempfangenden Abschnitt (2a) des lichtempfangenden Substrates (2. 141, 150) korrespondiert.

6. Fotodetektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der undurchlässige Film (17, 121) aus einem reflektierenden Metallfilm gebildet ist.

7. Fotodetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Abschnitt (102) aus lichtundurchlässigem Kunststoff, der Seitenflächen des lichtempfangenden Substrates abdeckt.

8. Fotodetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen reflektierenden Metallfilm (18, 142), der die Seitenflächen des lichtempfangenden Substrates abdeckt.

9. Fotodetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:

eine P&spplus;-dotierte Schicht (26) mit einer vorgegebenen Konzentration an P- Fremdatomen, die in einem Randabschnitt der Oberseite des lichtempfangenden Substrates ausgebildet ist, und

eine N&spplus;-dotierte Schicht (27) mit einer bestimmten Konzentration an N- Fremdatomen, die bezüglich der P&spplus;-dotierten Schicht (26) unmittelbar innenseitig angrenzend ausgebildet ist,

wobei die P&spplus;-dotierte Schicht (26) und die N&spplus;-dotierte Schicht (27) einen PN- Übergang bilden.

10. Fotodetektor gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfangende Substrat durch ein lichtdurchlässiges Kunstharz (103) vollständig versiegelt ist.

11. Fotodetektor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der sich mit dem lichtdurchlässigen Kunstharz (103) in Kontakt befindliche, oberste Film (A) des Mehrschichtfilters (30) ein Film mit niedrigem Brechungsindex ist.

12. Fotodetektor gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtercharakteristik des Mehrschichtfilms so eingestellt ist, dass die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik im Wesentlichen gleich der optischen Empfindlichkeit ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines Fotodetektors mit einem lichtempfangenden Substrat (2, 141, 150) zur fotoelektrischen Umwandlung, wobei das lichtempfangende Substrat einen lichtempfangenden Abschnitt (2a) auf einer oberen Fläche des Substrates und ein auf dem lichtempfangenden Substrat zum selektiven Filtern von Licht eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs gebildetes Mehrschichtfilter (30, 40, 111, 143, 153) aufweist, wobei das Mehrschichtfilter eine Mehrzahl von amorphen Filmen (B) mit einem hohen Brechungsindex und eine Mehrzahl von Filmen (A) mit einem niedrigen Brechungsindex aufweist, und die Filme (B, A) mit hohem und niedrigem Brechungsindex abwechselnd angeordnet sind und optische Filmdicken aufweisen, die eine Mehrzahl unterschiedlicher Typen von arithmetischen Reihen (31, 32. 33) bilden, wobei eine arithmetische Reihe eines Typs und eine arithmetische Reihe eines anderen Typs bezüglich eines einheitlichen Abstands verschieden ist, wobei das Mehrschichtfilter (30, 40, 111, 143, 153) bei einer Temperatur des lichtempfangenden Substrates ausgebildet wird, die niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Vielzahl der Filme mit hohem Brechungsindex kristallisieren.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur so gewählt ist, dass das Kristallisieren sowohl der Filme (B) mit hohem Brechungsindex als auch der Filme (A) mit niedrigem Brechungsindex unterdrückt wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Bereich von 150ºC bis 250ºC liegt.

16. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Film (B) mit hohem Brechungsindex aus CiO&sub2; gebildet wird, und die Temperatur des lichtempfangenden Substrates (2) auf 240ºC oder niedriger festgesetzt wird.

17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Mehrschichtfilter (30, 40, 111. 143, 153) durch Nassätzen ein Muster ausgebildet wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Ätzflüssigkeit zum Nassätzen ein Lösungsgemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure verwendet wird.