JP2011209395A - 分光センサー及び角度制限フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】分光センサー及び角度制限フィルターを小型化する。
【解決手段】角度制限フィルター１０は、同一材料を含む複数の遮光体１３によって積層され、当該遮光体１３の積層方向の光路を形成する光路壁部と、光路壁部に囲まれた領域に形成された光透過部と、を具備し、光路内を通過する光の入射角度を制限する。分光センサーは、上述の角度制限フィルター１０と、角度制限フィルター１０を通過できる光の波長を制限する波長制限フィルター２０と、角度制限フィルター１０及び波長制限フィルター２０を通過した光を検出する受光素子３０と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分光センサー及び角度制限フィルターに関する。

医療や農業、環境等の分野では、対象物の診断や検査をするために分光センサーが用いられている。例えば、医療の分野では、ヘモグロビンの光吸収を利用して血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメータが用いられる。また、農業の分野では、糖分の光吸収を利用して果実の糖度を測定する糖度計が用いられる。

下記の特許文献１には、干渉フィルターと光電変換素子との間を光学的に接続する光ファイバーによって入射角度を制限することにより、光電変換素子への透過波長帯域を制限する分光イメージングセンサーが開示されている。

特開平６−１２９９０８号公報

しかしながら、従来の分光センサーでは、小型化が困難であるという課題がある。そのため、センサーを所望箇所に多数設置したり、常時設置しておいたりすること等が困難となってしまう。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、分光センサー及び角度制限フィルターを小型化することに関連している。

本発明の幾つかの態様において、角度制限フィルターは、同一材料を含む複数の遮光体によって積層され、当該遮光体の積層方向の光路を形成する光路壁部と、光路壁部に囲まれた領域に形成された光透過部と、を具備し、光路内を通過する光の入射角度を制限する。
この態様によれば、基板上に遮光体を積層することによって光路を形成する構成により、微細なパターンの形成が可能であり、小型の角度制限フィルターの製造が可能となる。

上述の態様において、上記同一材料は、アルミニウムより反射率の低い物質、例えばタングステン、銅、窒化チタン、チタンタングステン、チタン、タンタル、窒化タンタル、クロム、モリブデンであることが望ましい。
これによれば、光の反射率が低い物質によって遮光体を構成することにより、光路の壁面に当たって光路内を通過する光を低減できるので、小型の角度制限フィルターであっても、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

上述の態様において、光路壁部及び光透過部が、半導体基板上に形成されており、半導体基板上における光路及び光路壁部より外側の領域に、複数の金属層がそれぞれ絶縁層を介して積層されていることが望ましい。
これによれば、半導体回路上の配線層を構成する複数の金属層を、光路及び光路壁部の外側の領域に形成することにより、光路内に金属層からの反射光が入射することを抑制できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

上述の態様において、遮光体が、導電体によって形成され、前記複数の金属層と電気的に接続されていることが望ましい。
これによれば、遮光体と複数の金属層とが電気的に接続されることにより、遮光体を電気回路の一部として用いることができる。

上述の態様において、光路の壁面が、基板に垂直な方向に対して傾斜した傾斜部を有することが望ましい。
これによれば、光路の壁面が傾斜部を有することにより、光路の壁面に当たって光路内を通過する光を低減できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

本発明の他の態様において、角度制限フィルターは、基板上に積層された複数の金属層と、複数の金属層の間に形成されておりこれらの金属層より光の反射率が小さい遮光体とによって、金属層の積層方向の光路を形成する光路壁部と、光路壁部に囲まれた領域に形成された光透過部と、を具備し、光路内を通過する光の入射角度を制限する角度制限フィルターであって、光路の壁面のうち遮光体によって形成された部分が、光路の方向に対してそれぞれ傾斜している。
この態様によれば、光路の壁面のうち少なくとも一部が傾斜していることにより、光路の壁面に当たって光路内を通過する光を低減できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

上述の態様において、遮光体の表面に、アルミニウムより反射率の低い物質、例えば窒化チタン、タングステン、銅、チタンタングステン、チタン、タンタル、窒化タンタル、クロム、モリブデンより構成される膜が形成されていることが望ましい。
これによれば、遮光体の表面に反射率が低い膜を形成することにより、光路の壁面に当たって光路内を通過する光を低減できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

上述の態様において、遮光体の形成パターンを層ごとに変えることにより、前記光路の壁面に凹凸が形成されていることが望ましい。
これによれば、光路の壁面が凹凸を有することにより、光路の壁面に当たって光路内を通過する光を低減できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

本発明の他の態様において、分光センサーは、上述の角度制限フィルターと、角度制限フィルターを通過できる光の波長を制限する波長制限フィルターと、角度制限フィルター及び波長制限フィルターを通過した光を検出する受光素子と、を具備する。
この態様によれば、上述の角度制限フィルターを用いるので、小型の分光センサーの製造が可能となる。

第１の実施形態に係る角度制限フィルター及び分光センサーを示す模式図 角度制限フィルターの形成工程を示す図 第２の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図 第３の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図 第４の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図 第５の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図 第６の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。

＜１．第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る角度制限フィルター及び分光センサーを示す模式図である。図１（Ａ）は分光センサーの平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
分光センサー１は、角度制限フィルター１０と、波長制限フィルター２０と、受光素子３０とを具備している（図１（Ｂ）参照）。図１（Ａ）においては、波長制限フィルター２０を省略している。

分光センサー１が形成される半導体基板としてのＰ型シリコン基板３には、受光素子３０に所定の逆バイアス電圧を印加したり、受光素子３０において発生した光起電力に基づく電流を検知し、当該電流の大きさに応じたアナログ信号を増幅してデジタル信号に変換したりする電子回路４０が形成されている（図１（Ａ）参照）。この電子回路４０を構成する半導体素子に、図示しない配線用の複数のアルミニウム（Ａｌ）合金層が接続されることにより、電子回路４０の半導体素子間の電気的接続や電子回路４０の外部との電気的接続が行われている。

複数のアルミニウム合金層の間には、図示しない導電プラグが接続されている。この導電プラグは、導電プラグを配置した箇所において、上下のアルミニウム合金層間を電気的に接続するものである。

＜１−１．角度制限フィルター＞
図１（Ｂ）に示すように、角度制限フィルター１０は、受光素子３０が形成されたＰ型シリコン基板３上に形成されている。本実施形態の角度制限フィルター１０においては、電子回路４０上の導電プラグと同じプロセスにより形成した導電プラグからなる遮光体１３によって、光路壁部が形成されている。遮光体１３は、タングステン（Ｗ）によって構成されているが、タングステンに限らず、受光素子３０によって受光しようとする波長の光の反射率がアルミニウムの反射率より低い物質、例えば銅、窒化チタン、チタンタングステン、チタン、タンタル、窒化タンタル、クロム、モリブデンによって構成されていても良い。

また、Ｐ型シリコン基板３上には、電子回路４０上のアルミニウム合金層と同じ多層配線プロセスにより形成した複数の金属層としてのアルミニウム合金層１１が、それぞれ透光性（受光素子３０によって受光しようとする波長の光に対する透光性を言う。以下同じ）を有する絶縁層としての酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層１２を介して積層されている。複数のアルミニウム合金層１１は、アルミニウム合金層に限られず、銅（Ｃｕ）合金層で構成されても良い。

遮光体１３は、受光素子３０によって受光しようとする波長の光を実質的に透過しない材料によって構成され、Ｐ型シリコン基板３上に、例えば格子状の所定パターンで複数層にわたって連続的に形成されることにより、遮光体１３の積層方向の光路を形成する。

この遮光体１３によって形成された光路壁部によって、光路内を通過する光の入射角度が制限される。すなわち、光路内に入射した光が、光路の向きに対して所定の制限角度θ（図１（Ｂ）参照）以上に傾いている場合には、光が遮光体１３に当たり、一部が遮光体１３に吸収され、残りが反射される。光路を通過するまでの間に反射が繰り返されることによって反射光が弱くなるので、角度制限フィルター１０を通過できる光は、実質的に、光路に対する傾きが所定の制限角度θ未満の光に制限される。

遮光体１３に囲まれた領域は、透光性を有する上述の酸化シリコン層１２によって構成されているので、入射光を透過する光透過部として機能する。

上述の態様においては、Ｐ型シリコン基板３上に、格子状の所定パターンで複数層にわたって遮光体１３を形成することによって光路壁部が形成されるので、微細なパターンの形成が可能であり、小型の角度制限フィルター１０の製造が可能となる。また、部材を貼り合わせて分光センサーを構成する場合と比べて、製造プロセスを簡素化し、接着材による透過光の減少も抑制できる。

好ましい態様においては、遮光体１３は、上述の導電プラグと同じ材料（タングステン等）によって構成される。これにより、角度制限フィルター１０は、同一のＰ型シリコン基板３上に形成される電子回路４０のための配線用のアルミニウム合金層や導電プラグを形成するのと同時に、半導体プロセスによって形成することができる。

また、好ましい態様においては、アルミニウム合金層１１は、遮光体１３に囲まれた光路及び遮光体によって形成された光路壁部より外側の領域に形成される。特に好ましい態様においては、光路壁面が、光の反射率の高いアルミニウム合金層１１ではなく、遮光体１３のみによって形成される。これにより、光の反射率の高いアルミニウム合金層１１からの反射光が光路内に入射することを抑制できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

また、好ましい態様においては、遮光体１３に囲まれた光路の壁面が、Ｐ型シリコン基板３に垂直な方向に対して傾斜している。具体的には、遮光体１３の各層が、上方（波長制限フィルター２０側）ほど幅の広い断面形状を有しているため、遮光体１３の壁面が若干下向きとなっている。このように、光路の壁面が傾斜しているため、角度制限フィルター１０の光路内に入射した光が光路の壁面に当たった場合の反射方向が複雑化する。従って、入射光が光路を通過するまでの間に多数回の反射を繰り返すことにより、反射光が弱くなる。従って、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

また、好ましい態様においては、遮光体１３の表面には、タングステンと酸化シリコンとの密着層である窒化チタン（ＴｉＮ）膜１４が形成されているが、これに限らず、受光素子３０によって受光しようとする波長の光の反射率がアルミニウムより低い物質、例えば窒化チタン、タングステン、銅、チタンタングステン、チタン、タンタル、窒化タンタル、クロム、モリブデンにより構成される低反射膜が形成されていても良い。

また、好ましい態様においては、遮光体１３は、アルミニウム合金層１１の側面を介してアルミニウム合金層１１と電気的に接続される。そして、Ｐ型シリコン基板３に形成される後述の第４の半導体領域３４と遮光体１３の下端とが電気的に接続されることにより、受光素子３０とアルミニウム合金層１１との電気的接続を可能としている。

＜１−２．波長制限フィルター＞
波長制限フィルター２０は、角度制限フィルター１０上に、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の低屈折率の薄膜２１と、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の高屈折率の薄膜２２とを、Ｐ型シリコン基板３に対して僅かに傾斜させて多数積層したものである。
低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２は、それぞれ例えばサブミクロンオーダーの所定膜厚とし、これを例えば計６０層程度にわたって積層することにより、全体で例えば６μｍ程度の厚さとする。

低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２のＰ型シリコン基板３に対する傾斜角度θ_１及びθ_２は、受光素子３０によって受光しようとする光の設定波長に応じて、例えば０［ｄｅｇ］以上３０［ｄｅｇ］以下に設定する。

低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２をＰ型シリコン基板３に対して傾斜させるために、例えば、角度制限フィルター１０上に透光性を有する傾斜構造体２３を形成し、傾斜構造体２３の上に低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２を成膜する。傾斜構造体２３は、例えば、角度制限フィルター１０上に形成した酸化シリコンをＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法によって加工することにより形成する。

このように、受光素子３０によって受光しようとする光の設定波長に応じて異なる傾斜角度θ_１及びθ_２を有する傾斜構造体２３を予め形成しておくことにより、低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２は、受光素子３０によって受光しようとする光の設定波長によらず、同一の膜厚で、共通の工程により成膜することができる。

以上の構成により、波長制限フィルター２０は、角度制限フィルター１０に所定の制限角度範囲内で入射する光（角度制限フィルター１０を通過できる光）の波長を制限する。
すなわち、波長制限フィルター２０に入射した入射光は、低屈折率の薄膜２１と高屈折率の薄膜２２との境界面において、一部は反射光となり、一部は透過光となる。そして、反射光の一部は、他の低屈折率の薄膜２１と高屈折率の薄膜２２との境界面において再度反射して、上述の透過光と合波する。このとき、反射光の光路長と一致する波長の光は、反射光と透過光の位相が一致して強めあい、反射光の光路長と一致しない波長の光は、反射光と透過光の位相が一致せずに弱めあう（干渉する）。

ここで、反射光の光路長は、入射光の向きに対する低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２の傾斜角度によって決まる。従って、上述の干渉作用が、例えば計６０層に及ぶ低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２において繰り返されると、入射光の入射角度に応じて、特定の波長の光のみが波長制限フィルター２０を透過し、所定の出射角度（例えば、波長制限フィルター２０への入射角度と同じ角度）で波長制限フィルター２０から出射する。

角度制限フィルター１０は、所定の制限角度範囲内で角度制限フィルター１０に入射した光のみを通過させる。従って、波長制限フィルター２０と角度制限フィルター１０とを通過する光の波長は、低屈折率の薄膜２１及び高屈折率の薄膜２２のＰ型シリコン基板３に対する傾斜角度θ_１及びθ_２と、角度制限フィルター１０が通過させる入射光の制限角度範囲とによって決まる所定範囲の波長に制限される。

＜１−３．受光素子＞
受光素子３０は、波長制限フィルター２０及び角度制限フィルター１０を通過した光を受光して光起電力に変換する素子である。

受光素子３０は、Ｐ型シリコン基板３にイオン注入等によって形成した各種の半導体領域を含んでいる。Ｐ型シリコン基板３に形成された半導体領域としては、例えば、第１導電型の第１の半導体領域３１と、第１の半導体領域３１上に形成された第２導電型の第２の半導体領域３２と、第２の半導体領域３２上に形成された第１導電型の第３の半導体領域３３と、第２の半導体領域３２上に、第３の半導体領域３３に囲まれて形成され、第２の半導体領域３２より高濃度の不純物を含む第２導電型の第４の半導体領域３４と、が含まれる。第１導電型は例えばＮ型、第２導電型は例えばＰ型である。

第１の半導体領域３１と第３の半導体領域３３とは、第１導電型の第５の半導体領域３５を介して電気的に接続されている。第１の半導体領域３１は、第５の半導体領域３５を介して図示しない第１の外部電極に接続されている。第４の半導体領域３４は、角度制限フィルター１０の下端に接続され、角度制限フィルター１０はさらに図示しない第２の外部電極に接続されている。第１の外部電極と第２の外部電極とを介して、第１の半導体領域３１と第２の半導体領域３２との間で形成されたＰＮ接合に逆バイアスの電圧を印加できるようになっている。

上述の態様においては、第４の半導体領域３４が角度制限フィルター１０を介して第２の外部電極に接続されているので、受光素子３０上に角度制限フィルター１０以外の配線用の導電体を設ける必要がなく、配線による受光光量の低下を避けることができる。

角度制限フィルター１０を通過してきた光が受光素子３０で受光されると、第１の半導体領域３１と第２の半導体領域３２との間で形成されたＰＮ接合において光起電力が発生することにより、電流が発生する。この電流を、第１の外部電極又は第２の外部電極に接続された電子回路４０によって検知することにより、受光素子３０で受光した光を検知することができる。

なお、図１には、波長制限フィルター２０の傾斜角度θ_１によって決まる波長の光を受光するための第１の受光素子３０と、傾斜角度θ_２によって決まる波長の光を受光するための第２の受光素子３０とが示されている。図１（Ｂ）においては、第１の受光素子３０の第４の半導体領域３４に接続された角度制限フィルター１０と、第２の受光素子３０の第４の半導体領域３４に接続された角度制限フィルター１０とが、アルミニウム合金層１１によって互いに接続されている例が示されているが、これに限らず、別々の受光素子３０に接続された角度制限フィルター１０を互いに接続させずに、別々の受光素子３０から別々の受光信号を検出できるようにしても良い。

＜１−４．第１の実施形態の製造方法＞
ここで、第１の実施形態に係る分光センサー１の製造方法について簡単に説明する。分光センサー１は、最初にＰ型シリコン基板３に受光素子３０を形成し、次に、受光素子３０の上に角度制限フィルター１０を形成し、次に、角度制限フィルター１０の上に波長制限フィルター２０を形成することによって製造する。

最初に、Ｐ型シリコン基板３に受光素子３０を形成する。例えば、まず、Ｐ型シリコン基板３にイオン注入等を行うことによってＮ型の第１の半導体領域３１を形成する。次に、第１の半導体領域３１にさらにイオン注入等を行うことによって、Ｎ型の第５の半導体領域３５と、Ｐ型の第２の半導体領域３２とを形成する。そして、第２の半導体領域３２にさらにイオン注入等を行うことによって、Ｐ型の第４の半導体領域３４と、Ｎ型の第３の半導体領域３３とを形成する。この工程は、同一のＰ型シリコン基板３上に形成される電子回路４０の形成と同時に行うことができる。

次に、受光素子３０の上に角度制限フィルター１０を形成する。
図２は、角度制限フィルターの形成工程を示す図である。
（１）まず、受光素子３０が形成されたＰ型シリコン基板３の上に酸化シリコン等によって酸化シリコン層１２の第１層目を形成する（図２（Ａ））。
（２）次に、酸化シリコン層１２の一部（第４の半導体領域３４の上方の領域）をエッチングすることにより、酸化シリコン層１２に溝を形成する（図２（Ｂ））。
（３）次に、酸化シリコン層１２に形成された溝の下面にチタン（Ｔｉ）膜１６を形成し、さらに、この溝の下面及び内側面に窒化チタン膜１４を形成し、さらに、この溝の中にタングステンの遮光体１３の第１層目を埋め込む。この遮光体１３は、電子回路４０のための配線用のアルミニウム合金層を接続する導電プラグの形成と同時に形成する（図２（Ｃ））。
（４）次に、アルミニウム合金層１１の第１層目を、電子回路４０のための配線用のアルミニウム合金層の形成と同時に形成する（図２（Ｄ））。アルミニウム合金層１１の下面及び上面には、それぞれ、チタン膜及び窒化チタン膜が形成されることが望ましい。
（５）次に、酸化シリコン層１２の第１層目と、遮光体１３の第１層目と、アルミニウム合金層１１の第１層目との上に、酸化シリコン層１２の第２層目を形成する（図２（Ｅ））。

以上の（２）〜（５）の工程を所定回数繰り返すことにより、角度制限フィルター１０を形成する。なお、第２層目の遮光体１３は、アルミニウム合金層１１の上ではなく下層の遮光体１３又は下層の酸化シリコン層１２の上に形成される（図２（Ｅ）参照）。第３層目以降の遮光体１３は、アルミニウム合金層１１の上ではなく下層の遮光体１３の上に形成される。

次に、角度制限フィルター１０の上に波長制限フィルター２０を形成する（図１参照）。例えば、まず、角度制限フィルター１０の上に酸化シリコン層を形成し、この酸化シリコン層をＣＭＰ法等によって所定角度の傾斜構造体２３に加工する。次に、低屈折率の薄膜２１と高屈折率の薄膜２２とを交互に多数積層する。
以上の工程によって分光センサー１が製造される。

＜２．第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図である。図３は、受光素子の断面も併せて示している。
第２の実施形態においては、遮光体１３に囲まれた光路の壁面の傾斜角度（Ｐ型シリコン基板３に垂直な方向に対する傾斜角度）が、第１の実施形態における傾斜角度より大きくなっている。これにより、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

このような角度制限フィルター１０を製造するためには、上述の製造工程において、酸化シリコン層１２をエッチングして溝を形成する際に、溝の傾斜角度が大きくなるように、例えば、より等方性の強いエッチングを行う。
他の点については第１の実施形態と同様である。

＜３．第３の実施形態＞
図４は、本発明の第３の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図である。図４は、受光素子の断面も併せて示している。
第３の実施形態においては、遮光体１３の形成パターンを層ごとに変えること（例えば、遮光体１３を埋め込むために酸化シリコン層１２に形成する溝の幅を、層ごとに変えること）により、光路の壁面に凹凸を形成した点で第１の実施形態と異なる。光路の壁面に凹凸を形成したことにより、光路の壁面に当たった光を入射方向と反対の方向に反射させることができる。これにより、制限角度範囲を超える入射角の光を乱反射させて、その反射光が受光素子３０に到達しにくいようにすることができる。
他の点については第１の実施形態と同様である。

＜４．第４の実施形態＞
図５は、本発明の第４の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図である。図５は、受光素子の断面も併せて示している。
第４の実施形態においては、遮光体１３の周りに形成されている窒化チタン膜１４の厚さが、第１の実施形態における窒化チタン膜１４の厚さより厚くなっている。これにより、光路の壁面における光の反射率をさらに低減できるので、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。
他の点については第１の実施形態と同様である。

＜５．第５の実施形態＞
図６は、本発明の第５の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図である。図６は、受光素子の断面も併せて示している。
第５の実施形態においては、遮光体１３の周りに形成されている窒化チタン膜１４の組成が、第１の実施形態における窒化チタン膜１４の組成と異なっている。例えば、窒化チタン膜１４をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によって成膜する場合に、炭素（Ｃ）又はその化合物などを含む不純物を除去するプラズマ処理の処理時間を、通常より短くし、或いはプラズマ処理を省略することにより、意図的に不純物を含む窒化チタン膜を成膜する。或いは、窒化チタン膜１４の組成を変えたり、窒化チタン膜１４における窒素（Ｎ）の含有率を下げたりしても良い。これにより、光路の壁面における光の反射率をさらに低減させることができる。

これにより、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。
他の点については第１の実施形態と同様である。

＜６．第６の実施形態＞
図７は、本発明の第６の実施形態に係る角度制限フィルターを示す模式図である。図７は、受光素子の断面も併せて示している。
第６の実施形態においては、アルミニウム合金層１１が角度制限フィルター１０の光路の壁面の一部を構成している点で、第１の実施形態と異なる。具体的には、角度制限フィルター１０の光路壁部は、複数のアルミニウム合金層１１と、複数のアルミニウム合金層１１の間に形成された遮光体１３とによって、光路を形成している。

このような角度制限フィルター１０を製造するためには、上述の製造工程において、第２層目以降の遮光体１３を、アルミニウム合金層１１の上に形成するようにする。
他の点については第１の実施形態と同様である。

第６の実施形態においても、光路の壁面のうち遮光体１３によって構成されている部分は、Ｐ型シリコン基板３に垂直な方向に対して傾斜している。従って、角度制限フィルター１０の光路内に入射した光が遮光体１３において反射する場合の反射方向が複雑化し、入射光が光路を通過するまでの間に多数回の反射を繰り返すことになるので、反射光が弱くなる。従って、制限角度範囲を超える入射角の光が光路内を通過しにくいようにすることができる。

第６の実施形態に係る角度制限フィルターは、第２〜第５の実施形態と組み合わせることにより、制限角度を超える入射光が受光素子３０に一層到達しにくいようにすることもできる。
以上説明した第２〜第６の実施形態に係る角度制限フィルターは、第１の実施形態に係る分光センサーに適用することもできる。

１…分光センサー、３…Ｐ型シリコン基板（半導体基板）、１０…角度制限フィルター、１１…アルミニウム合金層（金属層）、１２…酸化シリコン層（絶縁層）、１３…遮光体、１４…窒化チタン膜、１６…チタン膜、２０…波長制限フィルター、２１…低屈折率の薄膜、２２…高屈折率の薄膜、２３…傾斜構造体、３０…受光素子、３１…第１の半導体領域、３２…第２の半導体領域、３３…第３の半導体領域、３４…第４の半導体領域、３５…第５の半導体領域、４０…電子回路

Claims (9)

1. 同一材料を含む複数の遮光体によって積層され、当該遮光体の積層方向の光路を形成する光路壁部と、
   前記光路壁部に囲まれた領域に形成された光透過部と、
   を具備し、前記光路内を通過する光の入射角度を制限する角度制限フィルター。
2. 請求項１において、
   前記同一材料は、アルミニウムより反射率の低い物質である角度制限フィルター。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記光路壁部及び前記光透過部が、半導体基板上に形成されており、
   前記半導体基板上における前記光路及び光路壁部より外側の領域に、複数の金属層がそれぞれ絶縁層を介して積層されている角度制限フィルター。
4. 請求項３において、
   前記遮光体が、導電体によって形成され、前記複数の金属層と電気的に接続されている角度制限フィルター。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
   前記光路の壁面が、前記基板に垂直な方向に対して傾斜した傾斜部を有する角度制限フィルター。
6. 基板上に積層された複数の金属層と、前記複数の金属層の間に形成されており前記金属層より光の反射率が小さい遮光体とによって、前記金属層の積層方向の光路を形成する光路壁部と、
   前記光路壁部に囲まれた領域に形成された光透過部と、
   を具備し、前記光路内を通過する光の入射角度を制限する角度制限フィルターであって、
   前記光路の壁面のうち前記遮光体によって形成された部分が、前記光路の方向に対してそれぞれ傾斜している角度制限フィルター。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
   前記遮光体の表面に、アルミニウムより反射率の低い物質より構成される膜が形成されている角度制限フィルター。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか一項において、
   前記遮光体の形成パターンを層ごとに変えることにより、前記光路の壁面に凹凸が形成されている角度制限フィルター。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の角度制限フィルターと、
   前記角度制限フィルターを通過できる光の波長を制限する波長制限フィルターと、
   前記角度制限フィルター及び前記波長制限フィルターを通過した光を検出する受光素子と、
   を具備する分光センサー。

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