JP6079840B2 - 分光センサー及び角度制限フィルター - Google Patents
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Description
この態様によれば、遮光層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。また、第1の遮光層を囲む領域及び第3の遮光層を囲む領域にそれぞれ第2の遮光層及び第4の遮光層を有しているので、表面の平坦性の高い角度制限フィルターの製造が可能となる。
これによれば、第1の遮光層と第2の遮光層との間、及び第3の遮光層と第4の遮光層との間を光が通過してしまうことを抑制することができる。また、これらの遮光層が導電体である場合には、これらの遮光層の間において電気的導通を得ることができる。
これによれば、第2の遮光層の端面は、第1の遮光層の第2の部分の幅の中央に位置するので、第2の遮光層が光路内に露出することを防止できる。また、これらの遮光層が導電体である場合には、これらの遮光層の間において電気的導通をより確実に得ることができる。
これによれば、第3の遮光層と第5の遮光層との間に隙間が空いていても、第6の遮光層を介在させることによって電気的導通を得ることができる。
また、第1及び第3の遮光層は、アルミニウムより反射率の低い物質によって構成されることが望ましい。
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。また、波長制限フィルターを傾斜させるための傾斜構造体を形成しなくても、角度制限フィルターの光路を傾斜させることによって、透過光の波長を選択することができる。
なお、上方とは、基板の表面を基準として裏面に向かう方向とは反対の方向を意味する。
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。図2は、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断面図である。図2は、図1(B)に示す囲み線II部分を拡大した図に相当する。
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。
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、複数の遮光層(第1、第3、第5の遮光層)としてのタングステン(W)層13b〜13eによって、光路を画成する壁部が形成されている。タングステン層13b〜13eの各々は、少なくとも1つの開口部15を有している。なお、第1、第3、第5の遮光層は、タングステン層13b〜13e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く、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。
波長制限フィルター20は、例えば、角度制限フィルター10上に、酸化シリコン(SiO2)等の低屈折率の薄膜21と、酸化チタン(TiO2)等の高屈折率の薄膜22とを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。
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)。
波長制限フィルターは、上記の例に限定されず、特定の範囲の波長の光を透過する材料でもよい。また、特定の範囲の波長の光を分離するプリズムでもよい。
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。
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。
図3は、第1の実施形態に係る角度制限フィルターの形成工程を示す断面図である。図3においては、P型シリコン基板3の図示を省略している。
次に、酸化シリコン層12aに形成された溝の中にタングステン層13aを埋め込む。このタングステン層13aは、電子回路のための配線用のアルミニウム合金層と当該電子回路に含まれる半導体素子とを接続する導電プラグ53aの形成と同時に、形成される(図3(A))。
上述の酸化シリコン層12bを平坦化する工程だけでなく、酸化シリコン層12c〜12fを平坦化する工程においても、受光素子30が形成された領域の周辺上にそれぞれアルミニウム合金層11c〜11fが位置している。これにより、受光素子30が形成された領域上の酸化シリコン層12c〜12fが削られすぎて平坦性を損なうこと(CMPディッシング)を抑制することができる。このようなCMPディッシングを抑制するため、アルミニウム合金層11c〜11fの一片の長さを例えば300μm以下とし、アルミニウム合金層11c〜11fの幅を例えば6μm以上とすることが望ましい。
以上の工程によって分光センサー1が製造される。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る角度制限フィルター及び配線層の一部を示す断面図である。
他の点については第1の実施形態と同様である。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る角度制限フィルター及び配線層の一部を示す断面図である。
他の点については第1の実施形態及び第2の実施形態と同様である。
図6は、本発明の第4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平面図である。図6には、角度制限フィルター10の他に、半導体素子を含む電子回路41、電源用配線42、パッド電極43も示されている。
また、上述の第2及び第3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も第4の実施形態に係る分光センサーにも適用することができる。
Claims (9)
- 第1の遮光性材料を含み、第1の開口部が設けられた第1の遮光層と、
第2の遮光性材料を含み、且つ前記第1の遮光層を囲む領域に位置する第2の遮光層と、
を含み、前記第1の遮光層が、前記第2の遮光層の端面と接しており、
前記第1の遮光層は、複数の前記第1の開口部が設けられているとともに、隣接する2つの前記第1の開口部の間に位置する第1の部分と、前記第1の部分及び前記複数の第1の開口部より前記第2の遮光層の側に位置する第2の部分とを含み、
前記第2の遮光層の端面は、前記第1の遮光層の前記第2の部分の幅の中央に位置して、前記第1の遮光層に覆われている、角度制限フィルター。 - 第1の遮光性材料を含み、第1の開口部が設けられた第1の遮光層と、
第2の遮光性材料を含み、且つ前記第1の遮光層を囲む領域に位置する第2の遮光層と、
を含み、前記第1の遮光層が、前記第2の遮光層の端面及び前記端面と交差する面の一部と接しており、
前記第1の遮光層は、複数の前記第1の開口部が設けられているとともに、隣接する2つの前記第1の開口部の間に位置する第1の部分と、前記第1の部分及び前記複数の第1の開口部より前記第2の遮光層の側に位置する第2の部分とを含み、
前記第2の遮光層の端面は、前記第1の遮光層の前記第2の部分に覆われている、角度制限フィルター。 - 請求項1または2において、
前記第1の部分の幅より、前記第2の部分の幅が広い、角度制限フィルター。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記第1の遮光性材料の反射率は、前記第2の遮光性材料の反射率より低い角度制限フィルター。
- 請求項1乃至請求項4の何れか一項において、
前記第1の遮光層は、アルミニウムより反射率の低い材料によって構成された角度制限フィルター。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一項において、
前記第1の遮光層は、タングステン、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、モリブデンのうちの何れか一つから構成された角度制限フィルター。 - 請求項1乃至請求項6の何れか一項において、
前記第2の遮光層は、アルミニウム合金又は銅合金から構成された角度制限フィルター。 - 請求項1乃至請求項7の何れか一項記載の角度制限フィルターを、半導体チップ上に複数配列させた角度制限フィルター。
- 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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