JP2007292720A - 半導体レンズおよびそれを用いた赤外線検出装置、半導体レンズの製造方法 - Google Patents
半導体レンズおよびそれを用いた赤外線検出装置、半導体レンズの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】赤外線検出装置は、赤外線検出素子1と、当該赤外線検出素子1を収納するパッケージ2とを備えている。半導体レンズ3は、パッケージ2において赤外線検出素子1の受光面の前方に形成された矩形状の透光窓23を覆うようにパッケージ2の内側から配設される。半導体レンズ3は、赤外線検出素子1の受光面へ赤外線を集光するレンズ部3a以外の部位であるベース部3bの外周形状が矩形状に形成されている。また、半導体レンズ3は、透光窓23の内側に位置するベース部3bを通して赤外線検出素子1の受光面へ入射しようとする赤外線を吸収することで阻止する赤外線阻止層3cを備えている。
【選択図】図1
Description
以下、本実施形態の赤外線検出装置について図1〜図4を参照しながら説明する。
Si+2HF+(2−n)h+→SiF2+2H++ne−
SiF2+2HF→SiF4+H2
SiF4+2HF→SiH2F6
すなわち、第2のシリコンウェハからなる第2の半導体ウェハ30の陽極酸化では、Fイオンの供給量とホールh+の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Fイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールh+の供給量がFイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって、本実施形態のように第2の半導体ウェハ30として導電形がp形のシリコンウェハを用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールh+の供給量で決まるから、第2の半導体ウェハ30中を流れる電流の電流密度で多孔質化の速度が決まり、多孔質部34の厚みが決まることになる。ここで、第2の半導体ウェハ30の上記他表面側では、陽極32の厚み方向に沿った開孔部33の中心線から離れるほど電流密度が徐々に大きくなるような電流密度の面内分布を有することとなり、第2の半導体ウェハ30の上記他表面側に形成される多孔質部34は、陽極32の開孔部33の上記中心線に近くなるほど徐々に薄くなっている。
本実施形態の赤外線検出装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、図7に示すように、半導体レンズ3のレンズ部3aの凸曲面を赤外線検出素子1に向けた形で半導体レンズ3をキャップ2に取り付けてある点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の赤外線検出装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、図10および図11に示すように、半導体レンズ3が複数(4つ)のレンズ部3aを有し互いに重なり合うような形で近接した所謂マルチレンズからなる点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の赤外線検出装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、半導体レンズ3として図13(h)に示すような両凸型の非球面レンズ状のレンズ部3aを有する半導体レンズ3を用いる点が相違するだけである。
2 パッケージ
3 半導体レンズ
3a レンズ部
3b ベース部
3c 赤外線阻止層
23 透光窓
30 第2の半導体ウェハ(半導体基板)
32 陽極(第1の陽極)
34 多孔質部(第1の多孔質部)
42 第2の陽極
44 第2の多孔質部
Claims (14)
- 赤外線検出素子を収納するパッケージにおいて赤外線検出素子の受光面の前方に形成された透光窓を覆うようにパッケージの内側から配設され、赤外線検出素子の受光面へ赤外線を集光するレンズ部を有する半導体レンズであって、透光窓の内側に位置するレンズ部以外の部位であるベース部に、赤外線を吸収することで赤外線を阻止する赤外線阻止層が設けられてなることを特徴とする半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、SiO2、Si3N4、SiON、セラミックの群から選択される絶縁性材料により形成されてなることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、NiCr、グラファイト、グラファイトライクカーボンの群から選択される導電性材料により形成されてなることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、多孔質層からなることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、金属酸化物により形成されてなることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、前記ベース部内に形成されてなることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズ。
- 前記赤外線阻止層は、前記レンズ部に比べて高濃度ドーピングされた高濃度不純物ドーピング層からなることを特徴とする請求項6記載の半導体レンズ。
- 前記パッケージが金属製であり、前記赤外線阻止層は、前記パッケージに電気的に接続されるアース用電極を兼ねてなることを特徴とする請求項3または請求項7記載の半導体レンズ。
- 前記レンズ部を複数有してなり、前記赤外線阻止層は、前記レンズ部同士の境界部にも形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の半導体レンズ。
- 前記レンズ部の少なくとも一面に、所望の波長域の赤外線を透過し不要な波長域の赤外線を反射する多層干渉フィルタが形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の半導体レンズ。
- 前記レンズ部および前記ベース部は、シリコンにより形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の半導体レンズ。
- 赤外線検出素子と、当該赤外線検出素子を収納するパッケージであって赤外線検出素子の受光面の前方に透光窓が形成されたパッケージと、透光窓を覆うようにパッケージの内側から配設され赤外線検出素子の受光面へ赤外線を集光する光学部材とを備え、当該光学部材として請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の半導体レンズを用いてなることを特徴とする赤外線検出装置。
- 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の半導体レンズの製造方法であって、レンズ部の形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の一表面側に形成する陽極形成工程と、電解液中で半導体基板の他表面側に対向配置される陰極と前記陽極との間に通電して半導体基板の他表面側に除去部位となる多孔質部を形成する陽極酸化工程と、当該多孔質部を除去する多孔質部除去工程とを備え、陽極形成工程では、陽極と半導体基板との接触がオーミック接触となるように陽極を形成し、陽極酸化工程では、電解液として、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液を用いるようにし、多孔質部除去工程時もしくは多孔質部除去工程の後で前記陽極を除去するようにし、前記陽極を除去した後で半導体基板の前記一表面側に赤外線阻止層を形成する赤外線阻止層形成工程を有することを特徴とする半導体レンズの製造方法。
- 請求項7記載の半導体レンズの製造方法であって、レンズ部の形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の一表面側に形成する陽極形成工程と、電解液中で半導体基板の他表面側に対向配置される陰極と前記陽極との間に通電して半導体基板の他表面側に除去部位となる多孔質部を形成する陽極酸化工程と、当該多孔質部を除去する多孔質部除去工程とを備え、陽極形成工程では、半導体基板の前記一表面側から半導体基板中へ不純物をドーピングすることで半導体基板内に高濃度不純物ドーピング層からなる陽極を形成するようにし、陽極酸化工程では、電解液として、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液を用いるようにし、多孔質部除去工程では、前記高濃度不純物ドーピング層を赤外線阻止層として残すように多孔質部を選択的に除去することを特徴とする半導体レンズの製造方法。
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