JP2018010038A - ファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な光透過特性が得られるファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置を提供する。【解決手段】ファブリペロー干渉フィルタ１０は、互いに対向する第１表面２１ａ及び第２表面２１ｂを有する基板２１と、第１表面２１ａに配置された第１層構造体１５と、第２表面２１ｂに配置された第２層構造体１６と、を備える。第１層構造体１５には、空隙Ｓを介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第１ミラー部４１及び第２ミラー部４２が設けられている。第２層構造体１６には、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側と他方の側とに第２層構造体１６の少なくとも一部を分離する分離領域６４が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置に関する。

従来のファブリペロー干渉フィルタとして、基板と、基板の表面に配置された層構造体と、を備え、当該層構造体に、空隙を介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第１ミラー部及び第２ミラー部が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなファブリペロー干渉フィルタでは、所望の波長を有する光が透過するように、印加電圧に応じた静電気力によって第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離が制御される。

特開２０１３−２５７５６１号公報

上述したようなファブリペロー干渉フィルタでは、第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離が極めて精度良く制御されないと、良好な光透過特性（すなわち、所望の波長を有する光を透過させることができる特性）を得ることが困難である。

そこで、本発明は、良好な光透過特性が得られるファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置を提供することを目的とする。

本発明のファブリペロー干渉フィルタは、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する多角形板状の基板と、第１表面に配置された第１層構造体と、第２表面に配置された第２層構造体と、を備え、第１層構造体には、空隙を介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第１ミラー部及び第２ミラー部が設けられており、第２層構造体には、第２表面に沿った方向における一方の側と他方の側とに第２層構造体の少なくとも一部を分離する分離領域が形成されている。

このファブリペロー干渉フィルタでは、基板の第１表面に第１層構造体が配置されており、第１表面と対向する第２表面に第２層構造体が配置されている。これにより、基板の第１表面側と第２表面側との間の応力バランスが向上し、基板の変形（反り等）が抑制される。更に、このファブリペロー干渉フィルタでは、基板の第２表面に沿った方向における一方の側と他方の側とに第２層構造体の少なくとも一部を分離する分離領域が第２層構造体に形成されている。これにより、基板の第１表面側と第２表面側との間の応力バランスが更に向上すると共に、例えば温度変化に起因する第２層構造体の変形の影響が第１層構造体に伝わることが抑制される。以上により、このファブリペロー干渉フィルタによれば、第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。

本発明のファブリペロー干渉フィルタでは、分離領域は、第２表面に垂直な方向から見た場合に基板の各辺と交差する方向に延在していてもよいし、或いは、第２表面に垂直な方向から見た場合に環状に延在していてもよい。これらによれば、第２層構造体に剥がれ等の損傷が生じることを抑制することができる。

本発明のファブリペロー干渉フィルタでは、第１層構造体は、第１表面に配置され、第１ミラー部を含む第１積層体と、第１積層体に対して基板とは反対側に配置され、第２ミラー部を含む第２積層体と、第１積層体と第２積層体との間に配置され、空隙を画定する第１中間層と、を有し、第２層構造体は、第２表面に配置され、第１積層体に対応するように構成された第３積層体と、第３積層体に対して基板とは反対側に配置され、第２積層体に対応するように構成された第４積層体と、第３積層体と第４積層体との間に配置され、第１中間層に対応するように構成された第２中間層と、を有し、分離領域は、少なくとも第３積層体及び第２中間層の両方に渡るように形成されていてもよい。これによれば、基板の第１表面側と第２表面側との間の応力バランスが効果的に向上すると共に、例えば温度変化に起因する第２層構造体の変形が第１層構造体に伝わることがより確実に抑制される。

本発明のファブリペロー干渉フィルタでは、分離領域は、溝として構成されていてもよいし、或いは、分離領域は、割れとして構成されていてもよい。これらによれば、上述したような分離領域の作用及び効果が確実に奏される。

本発明のファブリペロー干渉フィルタでは、分離領域における基板とは反対側の端部は、第２層構造体における基板とは反対側の表面に至っていてもよい。これによれば、上述したような分離領域の作用及び効果が確実に奏される。

本発明の光検出装置は、上記ファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、ファブリペロー干渉フィルタを第２層構造体側から支持する支持部と、を備える。この光検出装置では、上記ファブリペロー干渉フィルタを備えているので、上述したように、第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。更に、支持部が、分離領域が形成された第２層構造体側からファブリペロー干渉フィルタを支持しているので、例えば温度変化に起因する支持体の変形の影響が第１層構造体に伝わることが抑制される。このことからも、第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。

本発明によれば、良好な光透過特性が得られるファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光検出装置の断面図である。 図１のファブリペロー干渉フィルタの平面図である。 図１のファブリペロー干渉フィルタの底面図である。 図２のIＶ-IＶ線に沿ってのファブリペロー干渉フィルタの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１のファブリペロー干渉フィルタの製造方法を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１のファブリペロー干渉フィルタの製造方法を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１のファブリペロー干渉フィルタの製造方法を説明するための図である。 第１変形例に係るファブリペロー干渉フィルタの断面図である。 第２変形例に係るファブリペロー干渉フィルタの断面図である。 第３変形例に係るファブリペロー干渉フィルタの断面図である。 （ａ）は、第４変形例に係るファブリペロー干渉フィルタの底面図であり、（ｂ）は、第５変形例に係るファブリペロー干渉フィルタの底面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［光検出装置の構成］

図１に示されるように、光検出装置１は、パッケージ２を備えている。パッケージ２は、ステム３と、キャップ４と、を有するＣＡＮパッケージである。キャップ４は、側壁５及び天壁６によって一体的に構成されている。天壁６は、所定のラインＬに平行な方向においてステム３と対向している。ステム３及びキャップ４は、例えば金属からなり、互いに気密に接合されている。

ステム３の内面３ａには、配線基板７が固定されている。配線基板７の基板材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。配線基板７には、光検出器８、及びサーミスタ等の温度補償用素子（図示省略）が実装されている。光検出器８は、ラインＬ上に配置されている。より具体的には、光検出器８は、その受光部の中心線がラインＬに一致するように配置されている。光検出器８は、例えば、ＩｎＧａＡｓ等が用いられた量子型センサ、サーモパイル又はボロメータ等が用いられた熱型センサ等の赤外線検出器である。紫外、可視、近赤外の各波長域の光を検出する場合には、光検出器８として、例えば、シリコンフォトダイオード等を用いることができる。なお、光検出器８には、１つの受光部が設けられていてもよいし、複数の受光部がアレイ状に設けられたフォトダイオードアレイや、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどであってもよい。更に、複数の光検出器８が配線基板７に実装されていてもよい。

配線基板７上には、複数のスペーサ（支持部）９が固定されている。各スペーサ９の材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。複数のスペーサ９上には、ファブリペロー干渉フィルタ１０が例えば接着剤によって固定されている。ファブリペロー干渉フィルタ１０は、ラインＬ上に配置されている。より具体的には、ファブリペロー干渉フィルタ１０は、その光透過領域１０ａの中心線がラインＬに一致するように配置されている。スペーサ９は、ファブリペロー干渉フィルタ１０を光出射側（後述する第２層構造体１６側）から支持している。なお、スペーサ９は、配線基板７と一体的に構成されていてもよい。この場合、配線基板７及びスペーサ９によって構成される部材が、ファブリペロー干渉フィルタ１０を支持する支持部となる。また、ファブリペロー干渉フィルタ１０は、複数のスペーサ９によってではなく、１つのスペーサ９によって支持されていてもよい。

ステム３には、複数のリードピン１１が固定されている。より具体的には、各リードピン１１は、ステム３との間の電気的な絶縁性及び気密性が維持された状態で、ステム３を貫通している。各リードピン１１には、配線基板７に設けられた電極パッド、光検出器８の端子、温度補償用素子の端子、及びファブリペロー干渉フィルタ１０の端子のそれぞれが、ワイヤ１２によって電気的に接続されている。これにより、光検出器８、温度補償用素子、及びファブリペロー干渉フィルタ１０のそれぞれに対する電気信号の入出力等が可能である。

パッケージ２には、開口２ａが設けられている。より具体的には、開口２ａは、その中心線がラインＬに一致するようにキャップ４の天壁６に設けられている。天壁６の内面６ａには、開口２ａを塞ぐように光透過部材１３が配置されている。光透過部材１３は、天壁６の内面６ａに気密に接合されている。光透過部材１３は、少なくとも光検出装置１の測定波長範囲の光を透過させる。光透過部材１３は、ラインＬに平行な方向において互いに対向する光入射面１３ａ及び光出射面１３ｂ、並びに側面１３ｃを含む板状の部材である。光透過部材１３は、例えば、ガラス、石英、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック等からなる。

光透過部材１３の光出射面１３ｂには、バンドパスフィルタ１４が設けられている。バンドパスフィルタ１４は、例えば、蒸着、貼り付け等によって、光透過部材１３の光出射面１３ｂに配置されている。バンドパスフィルタ１４は、光検出装置１の測定波長範囲の光を選択的に透過させる。バンドパスフィルタ１４は、例えば、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の高屈折材料と、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等の低屈折材料との組合せからなる誘電体多層膜である。

光検出装置１では、パッケージ２が、配線基板７、光検出器８、温度補償用素子（図示省略）、複数のスペーサ９、及びファブリペロー干渉フィルタ１０を収容している。パッケージ２内では、光検出器８が、ラインＬ上においてファブリペロー干渉フィルタ１０の光出射側に位置しており、開口２ａ及び光透過部材１３が、ラインＬ上においてファブリペロー干渉フィルタ１０の光入射側に位置している。

以上のように構成された光検出装置１においては、外部から、開口２ａ、光透過部材１３及びバンドパスフィルタ１４を介して、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａに光が入射すると、所定の波長を有する光が選択的に透過させられる（詳細は後述する）。ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａを透過した光は、光検出器８の受光部に入射して、光検出器８によって検出される。
［ファブリペロー干渉フィルタの構成］

図２、図３及び図４に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１ミラー部と第２ミラー部との距離に応じた光を透過させる光透過領域１０ａがラインＬ上に設けられている。光透過領域１０ａは、例えば円柱状の領域である。光透過領域１０ａにおいては、第１ミラー部と第２ミラー部との距離が極めて精度良く制御される。つまり、光透過領域１０ａは、ファブリペロー干渉フィルタ１０のうち、所定の波長を有する光を選択的に透過させるために第１ミラー部と第２ミラー部との距離を所定の距離に制御することが可能な領域であって、第１ミラー部と第２ミラー部との距離に応じた所定の波長を有する光が透過可能な領域である。

ファブリペロー干渉フィルタ１０は、矩形板状の基板２１を備えている。基板２１は、互いに対向する第１表面２１ａ及び第２表面２１ｂを有している。第１表面２１ａは、光入射側の表面である。第２表面２１ｂは、光出射側の表面である。第１表面２１ａ上には、第１層構造体１５が配置されている。第２表面２１ｂ上には、第２層構造体１６が配置されている。

第１層構造体１５は、反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４がこの順で第１表面２１ａ上に積層されることによって構成されている。第１積層体３２と第２積層体３４との間には、枠状の第１中間層３３によって空隙（エアギャップ）Ｓが画定されている。基板２１は、例えば、シリコン、石英又はガラス等からなる。基板２１がシリコンからなる場合には、反射防止層３１及び第１中間層３３は、例えば、酸化シリコンからなる。第１中間層３３の厚さは、例えば、数十ｎｍ〜数十μｍである。

第１積層体３２のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第１ミラー部４１として機能する。第１ミラー部４１は、反射防止層３１を介して第１表面２１ａに配置されている。第１積層体３２は、複数のポリシリコン層３５と複数の窒化シリコン層３６とが一層ずつ交互に積層されることによって構成されている。本実施形態では、ポリシリコン層３５ａ、窒化シリコン層３６ａ、ポリシリコン層３５ｂ、窒化シリコン層３６ｂ及びポリシリコン層３５ｃが、この順で反射防止層３１上に積層されている。第１ミラー部４１を構成するポリシリコン層３５及び窒化シリコン層３６のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。なお、第１ミラー部４１は、反射防止層３１を介することなく第１表面２１ａ上に直接に配置されてもよい。

第２積層体３４のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第２ミラー部４２として機能する。第２ミラー部４２は、第１ミラー部４１に対して基板２１とは反対側において空隙Ｓを介して第１ミラー部４１と対向している。第２ミラー部４２は、反射防止層３１、第１積層体３２及び第１中間層３３を介して第１表面２１ａに配置されている。第２積層体３４は、複数のポリシリコン層３７と複数の窒化シリコン層３８とが一層ずつ交互に積層されることによって構成されている。本実施形態では、ポリシリコン層３７ａ、窒化シリコン層３８ａ、ポリシリコン層３７ｂ、窒化シリコン層３８ｂ及びポリシリコン層３７ｃが、この順で第１中間層３３上に積層されている。第２ミラー部４２を構成するポリシリコン層３７及び窒化シリコン層３８のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。

なお、第１積層体３２及び第２積層体３４では、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が用いられてもよい。また、第１積層体３２及び第２積層体３４を構成する各層の材料としては、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛等が用いられてもよい。

第２積層体３４において空隙Ｓに対応する部分には、第２積層体３４の第１中間層３３とは反対側の表面３４ａから空隙Ｓに至る複数の貫通孔３４ｂが形成されている。複数の貫通孔３４ｂは、第２ミラー部４２の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。複数の貫通孔３４ｂは、エッチングによって第１中間層３３の一部を除去して空隙Ｓを形成するために用いられる。

第１ミラー部４１には、光透過領域１０ａを囲むように第１電極２２が形成されている。第１電極２２は、ポリシリコン層３５ｃに不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。第１ミラー部４１には、光透過領域１０ａを含むように第２電極２３が形成されている。第２電極２３は、ポリシリコン層３５ｃに不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。第２電極２３の大きさは、光透過領域１０ａの全体を含む大きさであることが好ましいが、光透過領域１０ａの大きさと略同一であってもよい。

第２ミラー部４２には、第３電極２４が形成されている。第３電極２４は、空隙Ｓを介して第１電極２２及び第２電極２３と対向している。第３電極２４は、ポリシリコン層３７ａに不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。

端子２５は、光透過領域１０ａを挟んで対向するように一対設けられている。各端子２５は、第２積層体３４の表面３４ａから第１積層体３２に至る貫通孔内に配置されている。各端子２５は、配線２２ａを介して第１電極２２と電気的に接続されている。

端子２６は、光透過領域１０ａを挟んで対向するように一対設けられている。各端子２６は、第２積層体３４の表面３４ａから第１中間層３３の内部に至る貫通孔内に配置されている。各端子２６は、配線２３ａを介して第２電極２３と電気的に接続されていると共に、配線２４ａを介して第３電極２４と電気的に接続されている。一対の端子２５が対向する方向と、一対の端子２６が対向する方向とは、直交している（図２参照）。

第１積層体３２の表面３２ａには、トレンチ２７，２８が設けられている。トレンチ２７は、配線２３ａにおける端子２６との接続部分を囲むように環状に延在している。トレンチ２７は、第１電極２２と配線２３ａとを電気的に絶縁している。トレンチ２８は、第１電極２２の内縁に沿って環状に延在している。トレンチ２８は、第１電極２２と第１電極２２の内側の領域（第２電極２３）とを電気的に絶縁している。各トレンチ２７，２８内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。

第２積層体３４の表面３４ａには、トレンチ２９が設けられている。トレンチ２９は、端子２５を囲むように環状に延在している。トレンチ２９は、端子２５と第３電極２４とを電気的に絶縁している。トレンチ２９内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。

第２層構造体１６は、反射防止層５１、第３積層体５２、第２中間層５３及び第４積層体５４がこの順で第２表面２１ｂ上に積層されることによって構成されている。反射防止層５１、第３積層体５２、第２中間層５３及び第４積層体５４は、それぞれ、反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４に対応するように構成されている。すなわち、反射防止層５１及び第２中間層５３は、それぞれ、反射防止層３１及び第１中間層３３と同一の材料によって同一の厚さに形成されている。第３積層体５２及び第４積層体５４は、それぞれ、基板２１を基準として第１積層体３２及び第２積層体３４と対称の積層構造を有している。

具体的には、第３積層体５２は、複数のポリシリコン層５５と複数の窒化シリコン層５６とが一層ずつ交互に積層されることによって構成されている。本実施形態では、ポリシリコン層５５ａ、窒化シリコン層５６ａ、ポリシリコン層５５ｂ、窒化シリコン層５６ｂ及びポリシリコン層５５ｃが、この順で反射防止層５１上に積層されている。第４積層体５４は、複数のポリシリコン層５７と複数の窒化シリコン層５８とが一層ずつ交互に積層されることによって構成されている。本実施形態では、ポリシリコン層５７ａ、窒化シリコン層５８ａ、ポリシリコン層５７ｂ、窒化シリコン層５８ｂ及びポリシリコン層５７ｃが、この順で第２中間層５３上に積層されている。ポリシリコン層５５，５７及び窒化シリコン層５６，５８のそれぞれは、対応するポリシリコン層３５，３７及び窒化シリコン層３６，３８と同一の材料によって同一の厚さに形成されている。

第３積層体５２、第２中間層５３及び第４積層体５４には、光透過領域１０ａを含むように開口５０ａが設けられている。開口５０ａは、光透過領域１０ａの大きさと略同一の径を有している。開口５０ａは、光出射側に開口しており、開口５０ａの底面は、反射防止層５１に至っている。開口５０ａの中心線は、ラインＬに一致している。第４積層体５４の光出射側の表面には、遮光層６１が形成されている。遮光層６１は、例えばアルミニウム等からなる。遮光層６１の表面及び開口５０ａの内面には、保護層６２が形成されている。保護層６２は、例えば酸化アルミニウムからなる。なお、保護層６２の厚さを１〜１００ｎｍ（好ましくは、４０ｎｍ程度）にすることで、保護層６２による光学的な影響を無視することができる。

図３及び図４に示されるように、第２層構造体１６には、４つの分離領域６４が形成されている。各分離領域６４は、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側と他方の側とに第２層構造体１６の少なくとも一部を分離している。

第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合（平面視）における４つの分離領域６４の形状及び位置関係は、次の通りである。各分離領域６４は、基板２１の各辺と交差する方向に直線状に延在している。４つの分離領域６４は、ラインＬを通り基板２１の一辺と直交するラインＡ、及びラインＬを通りラインＡと直交するラインＢのそれぞれに対して線対称となるように配置されている。４つの分離領域６４は、ラインＬを中心として放射状に配置されている。各分離領域６４は、開口５０ａの外縁と基板２１の外縁との間に配置されている。本実施形態では、各分離領域６４の一端は、開口５０ａの外縁に至り、他端は、基板２１の角部に至っている。すなわち、各分離領域６４は、第２層構造体１６において光透過領域１０ａとは異なる領域に設けられている。これにより、分離領域６４の幅に依らずに、分離領域６４による光透過特性への影響を抑制することができる。本実施形態では、４つの分離領域６４は、開口５０ａを挟んで互いに対向する分離領域６４の対を２つ含んでいる。一方の分離領域６４の対が対向する方向と、他方の分離領域６４の対が対向する方向とは、直交している。

分離領域６４は、第３積層体５２、第２中間層５３、第４積層体５４、遮光層６１及び保護層６２に渡るように形成されている。分離領域６４は、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側と他方の側とに第３積層体５２、第２中間層５３、第４積層体５４、遮光層６１及び保護層６２を分離している。分離領域６４における基板２１側の端部は、反射防止層５１に至っている。分離領域６４における基板２１とは反対側の端部は、第２層構造体１６における基板２１とは反対側の表面１６ａに至っている。すなわち、分離領域６４における基板２１とは反対側の端部は、外部に露出している。

本実施形態では、分離領域６４は、断面矩形状の溝６５として構成されている。溝６５は、第２層構造体１６の表面１６ａに開口している。溝６５において、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側の内面６５ａと他方の側の内面６５ｂとは、離間している。溝６５の底面６５ｃは、反射防止層５１に至っている。溝６５内の領域は、空隙である。

以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ１０においては、端子２５，２６を介して第１電極２２と第３電極２４との間に電圧が印加されると、当該電圧に応じた静電気力が第１電極２２と第３電極２４との間に発生する。当該静電気力によって、第２ミラー部４２が、基板２１に固定された第１ミラー部４１側に引き付けられ、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離が調整される。このように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離が可変とされている。

ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長は、光透過領域１０ａにおける第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離に依存する。したがって、第１電極２２と第３電極２４との間に印加する電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。このとき、第２電極２３は、第３電極２４と同電位である。したがって、第２電極２３は、光透過領域１０ａにおいて第１ミラー部４１及び第２ミラー部４２を平坦に保つための補償電極として機能する。

ファブリペロー干渉フィルタ１０では、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加する電圧を変化させながら（すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ１０において第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を変化させながら）、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａを透過した光を光検出器８によって検出することで、分光スペクトルを得ることができる。

以上説明したように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、基板２１の第１表面２１ａに第１層構造体１５が配置されており、第１表面２１ａと対向する第２表面２１ｂに第２層構造体１６が配置されている。これにより、基板２１の第１表面２１ａ側と第２表面２１ｂ側との間の応力バランスが向上し、基板２１の変形（反り等）が抑制される。更に、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、基板２１の第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側と他方の側とに第２層構造体１６の少なくとも一部を分離する分離領域６４が第２層構造体１６に形成されている。これにより、基板の第１表面側と第２表面側との間の応力バランスが更に向上すると共に、例えば温度変化に起因する第２層構造体１６の変形の影響が第１層構造体１５に伝わることが抑制される。以上により、ファブリペロー干渉フィルタ１０によれば、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。

また、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、分離領域６４が、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に基板２１の各辺と交差する方向に延在している。これにより、第２層構造体１６に剥がれ等の損傷が生じることを抑制することができる。また、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対応する部分を複数含むウェハに切断起点を形成し、エキスパンドテープを拡張させることで、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対応する部分ごとにウェハを切断するような場合でも、分離領域６４を起点として割れが伸展してファブリペロー干渉フィルタ１０に損傷が生じるようなことが防止される。

また、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１層構造体１５が、第１ミラー部４１を含む第１積層体３２と、第２ミラー部４２を含む第２積層体３４と、空隙Ｓを画定する第１中間層３３と、を有しており、第２層構造体１６が、第１積層体３２に対応するように構成された第３積層体５２と、第２積層体３４に対応するように構成された第４積層体５４と、第１中間層３３に対応するように構成された第２中間層５３と、を有している。そして、分離領域６４が第３積層体５２及び第２中間層５３の両方に渡るように形成されている。これにより、基板の第１表面側と第２表面側との間の応力バランスがより効果的に向上すると共に、例えば温度変化に起因する第２層構造体１６の変形が第１層構造体１５に伝わることがより確実に抑制される。より具体的には、応力バランスの変化に寄与し易い第２中間層５３に分離領域６４が形成されているので、基板２１の第１表面２１ａ側と第２表面２１ｂ側との間に応力の偏りが生じることを効果的に抑制することができる。更に、第３積層体５２及び第２中間層５３の両方に渡るように分離領域６４が形成されているので、第２層構造体１６のファブリペロー干渉フィルタ１０における内部応力への寄与を一層低減することができる。第２中間層５３が内部応力の増加に寄与し易いのは、第２中間層５３が第３積層体５２及び第４積層体５４を構成する各層と比べて厚く形成され易いためである。

また、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、分離領域６４が溝６５として構成されている。これにより、上述したような分離領域６４の作用及び効果が確実に奏される。

また、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、分離領域６４における基板２１とは反対側の端部が、第２層構造体１６における基板２１とは反対側の表面１６ａに至っている。これにより、上述したような分離領域６４の作用及び効果が確実に奏される。

また、光検出装置１は、ファブリペロー干渉フィルタ１０と、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過した光を検出する光検出器８と、ファブリペロー干渉フィルタ１０を第２層構造体１６側から支持するスペーサ９と、を備えている。光検出装置１では、ファブリペロー干渉フィルタ１０を備えているので、上述したように、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。更に、スペーサ９が、分離領域６４が形成された第２層構造体１６側からファブリペロー干渉フィルタ１０を支持しているので、例えば温度変化に起因するスペーサ９の変形の影響が第１層構造体１５に伝わることが抑制される。このことからも、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。
［ファブリペロー干渉フィルタの製造方法］

次に、図５、図６及び図７を参照しつつ、ファブリペロー干渉フィルタ１０の製造方法の一例を説明する。まず、図５（ａ）に示されるように、基板２１に対応する部分Ｒを複数含むウェハ２０を用意し、第１ミラー部４１を含む第１積層体３２と、第１積層体３２に対応するように構成された第３積層体５２とを、ウェハ２０の基板２１に対応する部分Ｒごとに形成する（第１ステップ）。ウェハ２０は、例えばシリコンウエハである。ウェハ２０において、部分Ｒは、例えば、互いに隣接するように２次元マトリクス状に配置されている。部分Ｒ同士の境界上には、ダイシングラインＤが設定されている。

第１ステップでは、まず、部分Ｒの第１表面２１ａ上に反射防止層３１を形成し、これと同時に、部分Ｒの第２表面２１ｂ上に反射防止層５１を形成する。続いて、反射防止層３１上に、第１積層体３２を構成するポリシリコン層３５ａ、窒化シリコン層３６ａ、ポリシリコン層３５ｂ、窒化シリコン層３６ｂ及びポリシリコン層３５ｃをこの順序で積層する。この第１積層体３２の積層と同時に、反射防止層５１上に、第３積層体５２を構成するポリシリコン層５５ａ、窒化シリコン層５６ａ、ポリシリコン層５５ｂ、窒化シリコン層５６ｂ及びポリシリコン層５５ｃを積層する。また、第１積層体３２の積層と並行して、ポリシリコン層３５ｂ，３５ｃを不純物ドープによって部分的に低抵抗化し、第１電極２２及び第２電極２３を形成する。続いて、エッチングによってトレンチ２７，２８を形成する。

続いて、図５（ｂ）に示されるように、空隙Ｓに対応する除去予定部７０を含む第１中間層３３と、第１中間層３３に対応するように構成された第２中間層５３とを、部分Ｒごとに形成する（第２ステップ）。第２ステップでは、まず、第１積層体３２上に第１中間層３３を形成し、これと同時に、第３積層体５２上に第２中間層５３を形成する。続いて、図４の配線２３ａ及び端子２５，２６に対応する部分にエッチングによって空隙を形成する。

続いて、図６（ａ）に示されるように、第２ミラー部４２を含む第２積層体３４と、第２積層体３４に対応するように構成された第４積層体５４とを、部分Ｒごとに形成する（第３ステップ）。

第３ステップでは、まず、第１中間層３３上に、第２積層体３４を構成するポリシリコン層３７ａ、窒化シリコン層３８ａ、ポリシリコン層３７ｂ、窒化シリコン層３８ｂ及びポリシリコン層３７ｃをこの順序で積層する。一方、第２積層体３４の積層と同時に、第２中間層５３上に、第４積層体５４を構成するポリシリコン層５７ａ、窒化シリコン層５８ａ、ポリシリコン層５７ｂ、窒化シリコン層５８ｂ及びポリシリコン層５７ｃをこの順序で積層する。また、第２積層体３４の積層と並行して、ポリシリコン層３７ａを不純物ドープによって部分的に低抵抗化し、第３電極２４を形成する。続いて、端子２５，２６を形成する。

続いて、第２積層体３４を部分的にエッチングすることにより、第２ミラー部４２の表面３４ａから除去予定部７０に至る貫通孔３４ｂを形成する。続いて、第４積層体５４上に遮光層６１を形成する。続いて、第３積層体５２、第２中間層５３、第４積層体５４及び遮光層６１にエッチングによって開口５０ａを形成する。続いて、遮光層６１の表面及び開口５０ａの内面に、保護層６２を形成する。続いて、図６（ｂ）に示されるように、第３積層体５２、第２中間層５３、第４積層体５４、遮光層６１及び保護層６２に渡る溝６５（分離領域６４）をエッチングによって形成する。

続いて、図７（ａ）に示されるように、貫通孔３４ｂを介したエッチングによって除去予定部７０を除去することにより、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間に位置する空隙Ｓを、部分Ｒごとに形成する（第４ステップ）。第４ステップでは、貫通孔３４ｂを介した気相エッチングによって除去予定部７０を除去する。この気相エッチングには、例えばフッ酸ガスが用いられる。なお、溝６５は、第４ステップの後に形成されてもよい。

続いて、図７（ｂ）に示されるように、ダイシングラインＤにおいてウェハ２０を切断し、ファブリペロー干渉フィルタ１０を得る（第５ステップ）。第５ステップにおいては、例えば、第１表面２１ａ側からのレーザ光の照射によって、ダイシングラインＤに沿ってウェハ２０の内部に改質領域を形成し、テープエキスパンド等によって改質領域からウェハ２０の厚さ方向に亀裂を伸展させることにより、ウェハ２０を切断する。なお、ブレードダイシング等の他のダイシング方法によってウェハ２０を切断してもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図８に示される第１変形例に係るファブリペロー干渉フィルタ１０Ａのように構成されてもよい。第１変形例の分離領域６４Ａは、割れ６６として構成されている。割れ６６において、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側の内面と他方の側の内面とは、離間していてもよいし、接触していてもよい。例えば、上記第３ステップにおいて、第２層構造体１６に対してアニール処理（加熱処理）を行うことにより、割れ６６を形成することができる。

このような第１変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。なお、割れ６６は、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に断続的に形成されていてもよい。

また、図９に示される第２変形例に係るファブリペロー干渉フィルタ１０Ｂのように構成されてもよい。第２変形例の分離領域６４Ｂにおける基板２１とは反対側の端部は、第２層構造体１６の内部に位置している。分離領域６４Ｂは、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側と他方の側とに第３積層体５２及び第２中間層５３を分離している。分離領域６４Ｂにおける基板２１とは反対側の端部は、第２中間層５３と第４積層体５４との境界に位置している。分離領域６４Ｂは、断面矩形状の溝６７として構成されている。溝６７において、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側の内面６７ａと他方の側の内面６７ｂとは、離間している。溝６７の底面６７ｃは、反射防止層５１に至っている。溝６７内には、第４積層体５４を構成するポリシリコン層５７ａ及び窒化シリコン層５８ａが入り込んでいる。例えば、上記第２ステップにおいて、第２中間層５３における配線２３ａ及び端子２５，２６に対応する部分にエッチングによって空隙を形成するのと同時に、エッチングによって溝６７を形成することができる。

このような第２変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。更に、第２変形例では、分離領域６４Ｂにおける基板２１とは反対側の端部が、第２層構造体１６の内部に位置している。これにより、分離領域６４Ｂが外部に露出することが回避されているので、第２層構造体１６の強度を確保することができる。その結果、使用時等に第２層構造体１６に割れ等が生じることを抑制することができる。また、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対応する部分を複数含むウェハに切断起点を形成し、エキスパンドテープを拡張させることで、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対応する部分ごとにウェハを切断するような場合でも、分離領域６４を起点として割れが伸展してファブリペロー干渉フィルタ１０に損傷が生じるようなことが防止される。

また、図１０に示される第３変形例に係るファブリペロー干渉フィルタ１０Ｃのように構成されてもよい。第３変形例の分離領域６４Ｃは、割れ６８として構成されている。その他の点については第２変形例の分離領域６４Ｂと同様である。割れ６８において、第２表面２１ｂに沿った方向における一方の側の内面と他方の側の内面とは、離間していてもよいし、接触していてもよい。例えば、上記第２ステップにおいて、第３積層体５２及び第２中間層５３に対してアニール処理（加熱処理）を行うことにより、割れ６８を形成することができる。

このような第３変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。

また、図１１（ａ）に示される第４変形例に係るファブリペロー干渉フィルタ１０Ｄのように構成されてもよい。第４変形例では、第２層構造体１６には、１つの分離領域６４Ｄが形成されている。分離領域６４Ｄは、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に光透過領域１０ａを囲むように環状に延在している。ここでの分離領域６４Ｄは、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に円環状に延在している。分離領域６４Ｄは、分離領域６４Ｄの半径方向における一方の側と他方の側とに（例えば、内側と外側とに）第２層構造体１６を分離している。

このような第４変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。更に、第４変形例では、分離領域６４Ｄが、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に環状に延在している。これにより、第２層構造体１６に剥がれ等の損傷が生じることを抑制することができる。また、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０Ｄに対応する部分を複数含むウェハに切断起点を形成し、エキスパンドテープを拡張させることで、ファブリペロー干渉フィルタ１０Ｄに対応する部分ごとにウェハを切断するような場合でも、分離領域６４Ｄを起点として割れが伸展してファブリペロー干渉フィルタ１０Ｄに損傷が生じるようなことが防止される。特に、第４変形例のように、分離領域６４Ｄが第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に円環状に延在している場合、バランスが向上され、第２層構造体１６に剥がれ等の損傷が生じることを好適に抑制することができる。更に、第４変形例では、分離領域６４Ｄが、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に光透過領域１０ａを囲むように環状に延在しているため、スペーサ９上に接着剤を介してファブリペロー干渉フィルタ１０Ｄを固定する場合に、接着剤の光透過領域１０ａへの流れ込みを抑制することができる。なお、第４変形例において、分離領域６４Ｄは、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に環状に延在していればよく、例えば矩形環状に延在していてもよい。

また、図１１（ｂ）に示される第５変形例に係るファブリペロー干渉フィルタ１０Ｅのように構成されてもよい。第５変形例では、４つの分離領域６４Ｅは、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に光透過領域１０ａを囲むように格子状に配置されている。４つの分離領域６４Ｅのうち、互いに対向する２つの分離領域６４Ｅは、基板２１の互いに対向する二辺と直交する方向に延在している。４つの分離領域６４Ｅのうち、互いに対向する残りの２つの分離領域６４Ｅは、基板２１の互いに対向する他の二辺と直交する方向に延在している。各分離領域６４Ｅの両端部は、基板２１の辺部に至っている。

このような第５変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、第１ミラー部４１と第２ミラー部４２との間の距離を精度良く制御することが可能となり、良好な光透過特性を得ることができる。更に、第５変形例では、分離領域６４Ｅが、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に光透過領域１０ａを囲むように格子状に配置されている。これにより、スペーサ９上に接着剤を介してファブリペロー干渉フィルタ１０Ｅを固定する場合に、接着剤の光透過領域１０ａへの流れ込みを抑制することができる。特に、第５変形例では、各分離領域６４Ｅの端部が基板２１の辺部に至っているので、接着剤が分離領域６４Ｅ内で広がり易く、接着剤の光透過領域１０ａへの流れ込みを効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態において、分離領域６４は、第２層構造体１６の少なくとも一部を分離していればよい。また、例えば、分離領域６４における基板２１側の端部は、反射防止層５１に至らずに第３積層体５２の内部に位置していてもよいし、第２表面２１ｂに至っていてもよい。また、基板２１は、多角形板状であればよく、例えば五角形板状であってもよい。また、上記第２及び第３変形例において、分離領域６４Ｂ，６４Ｃは、第３積層体５２、第２中間層５３及び第４積層体５４に渡るように形成されていてもよい。この場合、分離領域６４Ｂ，６４Ｃにおける基板２１とは反対側の端部は、第４積層体５４の内部に位置する。また、分離領域６４Ｂ，６４Ｃは、第２中間層５３のみに形成されていてもよいし、第３積層体５２のみに形成されていてもよいし、或いは、第４積層体５４のみに形成されていてもよい。

また、上記実施形態において、第２表面２１ｂに垂直な方向から見た場合に、分離領域６４は次の通りに構成されてもよい。分離領域６４は、少なくとも１つ形成されていればよく、例えば、ラインＡに対して線対称となるように一対配置されていてもよい。分離領域６４は、ラインＡ及びラインＢの少なくとも一方に対して非線対称となるように配置されていてもよい。また、分離領域６４の一端が基板２１の一辺に至り、分離領域６４の他端が基板２１の他辺に至っていてもよい。また、分離領域６４の端部は、基板２１の各辺に至らずに基板２１の内側に位置していてもよい。また、分離領域６４は、開口５０ａの内側を通るように形成されていてもよい。すなわち、分離領域６４は、第２層構造体１６において光透過領域１０ａを含む領域に設けられていてもよい。この場合、分離領域６４の幅を中心透過波長の１／４以下にすることで、分離領域６４による光透過特性への影響を低減することができる。また、分離領域６４同士が交差していてもよい。また、分離領域６４は任意の形状であってよく、例えば、曲線状に延在していてもよい。

１…光検出装置、８…光検出器、９…スペーサ（支持部）、１０…ファブリペロー干渉フィルタ、１５…第１層構造体、１６…第２層構造体、２１…基板、２１ａ…第１表面、２１ｂ…第２表面、３２…第１積層体、３３…第１中間層、３４…第２積層体、４１…第１ミラー部、４２…第２ミラー部、５２…第３積層体、５３…第２中間層、５４…第４積層体、６４…分離領域、６５…溝、Ｓ…空隙。

Claims (8)

1. 互いに対向する第１表面及び第２表面を有する多角形板状の基板と、
   前記第１表面に配置された第１層構造体と、
   前記第２表面に配置された第２層構造体と、を備え、
   前記第１層構造体には、空隙を介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第１ミラー部及び第２ミラー部が設けられており、
   前記第２層構造体には、前記第２表面に沿った方向における一方の側と他方の側とに前記第２層構造体の少なくとも一部を分離する分離領域が形成されている、ファブリペロー干渉フィルタ。
2. 前記分離領域は、前記第２表面に垂直な方向から見た場合に前記基板の各辺と交差する方向に延在している、請求項１に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
3. 前記分離領域は、前記第２表面に垂直な方向から見た場合に環状に延在している、請求項１に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
4. 前記第１層構造体は、
   前記第１表面に配置され、前記第１ミラー部を含む第１積層体と、
   前記第１積層体に対して前記基板とは反対側に配置され、前記第２ミラー部を含む第２積層体と、
   前記第１積層体と前記第２積層体との間に配置され、前記空隙を画定する第１中間層と、を有し、
   前記第２層構造体は、
   前記第２表面に配置され、前記第１積層体に対応するように構成された第３積層体と、
   前記第３積層体に対して前記基板とは反対側に配置され、前記第２積層体に対応するように構成された第４積層体と、
   前記第３積層体と前記第４積層体との間に配置され、前記第１中間層に対応するように構成された第２中間層と、を有し、
   前記分離領域は、少なくとも前記第３積層体及び前記第２中間層の両方に渡るように形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
5. 前記分離領域は、溝として構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
6. 前記分離領域は、割れとして構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
7. 前記分離領域における前記基板とは反対側の端部は、前記第２層構造体における前記基板とは反対側の表面に至っている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタと、
   前記ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、
   前記ファブリペロー干渉フィルタを前記第２層構造体側から支持する支持部と、を備える光検出装置。

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