JP7103832B2 - 受光素子、及び、受光素子の製造方法 - Google Patents

受光素子、及び、受光素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7103832B2
JP7103832B2 JP2018080000A JP2018080000A JP7103832B2 JP 7103832 B2 JP7103832 B2 JP 7103832B2 JP 2018080000 A JP2018080000 A JP 2018080000A JP 2018080000 A JP2018080000 A JP 2018080000A JP 7103832 B2 JP7103832 B2 JP 7103832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
metal film
receiving element
light
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018080000A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019192675A (ja
Inventor
領 杉森
祐馬 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2018080000A priority Critical patent/JP7103832B2/ja
Priority to EP19788839.9A priority patent/EP3783674A4/en
Priority to CN201980026029.8A priority patent/CN111989784A/zh
Priority to US17/042,509 priority patent/US11380724B2/en
Priority to PCT/JP2019/015499 priority patent/WO2019203070A1/ja
Publication of JP2019192675A publication Critical patent/JP2019192675A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7103832B2 publication Critical patent/JP7103832B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H01L31/1037—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIVBVI compounds

Description

本発明は、受光素子、及び、受光素子の製造方法に関する。
特許文献１には、光伝導型赤外線検出器が記載されている。この検出器は、赤外線を吸収する結晶に対して遮光マスクを設けている。遮光マスクには、受光部を提供する開口が設けられている。また、遮光マスクには、周期的な凹凸が形成されている。そして、当該凹凸の間隔及び段差に係るパラメータが、遮光マスクから撮像装置の光学系に直接戻る赤外線に対して弱め合う干渉条件を満たすように設定されている。
特許文献２には、半導体受光装置が記載されている。この受光装置は、ｎ型ＩｎＰ基板と、ｎ型ＩｎＰ基板上に形成されたｎ型ＩｎＰ層と、ｎ型ＩｎＰ層上に形成されたｐ型ＩｎＰ層と、ｐ型ＩｎＰ層の一部に開口するようにｐ型ＩｎＰ層上に形成された誘電体膜と、誘電体膜上に形成され、受光部以外へ入射する光を遮光する遮光マスク用の金属層と、を備えている。金属層の表面には凹凸が形成されている。
特開平４－８４４６２号公報 特許第２７７４００６号公報
特許文献１に記載された検出器にあっては、遮光マスクの周期的な凹凸のパラメータを、戻り光に対して弱め合う干渉条件を満たすように設定することにより、赤外画像の乱れをなくすことを図っている。また、特許文献２に記載された受光装置にあっては、遮光マスク用の金属層の表面に凹凸を形成して入射光を乱反射させることにより、戻り光によるノイズの防止を図っている。このように、上記技術分野にあっては、遮光部における反射率を低減することが望まれている。
本発明は、遮光部における反射率を低減可能な受光素子、及び、受光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る受光素子は、受光部と遮光部とを含む第１面を有する半導体部と、遮光部上に設けられた遮光のための金属膜と、を備え、金属膜は、第１面と反対側に臨み光の入射を受ける第２面を有し、第２面には、複数の凹部が形成されており、凹部の内面は、第２面から凹部の底部に向かうにつれて第２面に沿った方向における凹部のサイズが縮小するように曲がる曲面部を含む。
この受光素子においては、半導体部の第１面の遮光部上に、遮光のための金属膜が形成されている。金属膜は、第１面と反対側に臨む第２面を有する。第２面には、複数の凹部が形成されている。そして、凹部の内面は、金属膜の第２面から凹部の底部に向かうにつれて凹部が縮小するように曲がる曲面部を含む。このため、金属膜の第２面に入射した光の一部が、凹部の内面の曲面部によって種々の方向に反射されて拡散される。この結果、遮光部における反射率が低減される。
本発明に係る受光素子においては、曲面部は、底部を構成するように延在していてもよい。この場合、凹部の内面の全体が曲面部となるため、入射光を確実に拡散させることができる。
本発明に係る受光素子においては、第２面における凹部のサイズは、第２面に交差する方向における金属膜のサイズ以下であってもよい。この場合、第２面における凹部のサイズを直径とする半球面状に曲面部を形成しても、凹部の底部の直下に金属膜を残存させて遮光性を十分に維持できる。
本発明に係る受光素子においては、第２面は、凹部の周囲に設けられた平坦な領域を含んでもよい。この場合、第２面における平坦な領域で反射した光と、凹部の内面で反射した光との干渉によって、反射率を確実に低減可能である。
本発明に係る受光素子においては、凹部は、第２面に沿って一定のピッチで配列されていてもよい。この場合、凹部の形成を容易化できる。
ここで、本発明に係る受光素子の製造方法は、半導体部の第１面の一部上に遮光のための金属膜を形成することにより、金属膜から露出した受光部と金属膜に覆われた遮光部とを第１面に形成する第１工程と、金属膜における第１面と反対側に臨む第２面の等方性のエッチングにより、第２面に複数の凹部を形成する第２工程と、を備える。
この製造方法によれば、受光部と遮光部とを含む第１面を有する半導体部と、遮光部上に設けられ、複数の凹部が形成された金属膜と、を備える受光素子が製造される。特に、金属膜の第２面の等方性エッチングによって、凹部の内面を、金属膜の第２面から凹部の底部に向かうにつれて凹部が縮小するように曲がる曲面部を含むように形成できる。したがって、この製造方法によれば、遮光部における反射率が低減された受光素子を製造できる。
本発明に係る受光素子の製造方法においては、等方性のエッチングは、ウェットエッチングであってもよい。この場合、ドライエッチングと比較して、エッチングにより形成される凹部の内面が粗面化される。このため、遮光部における反射率がより低減された受光素子を製造できる。
本発明によれば、遮光部における反射率を低減可能な受光素子、及び、受光素子の製造方法を提供できる。
実施形態に係るロータリーエンコーダを示す模式的な斜視図である。 図１に示された受光素子の平面図である。 図２のIII－III線に沿っての部分断面図である。 図３に示された凹部を示す図である。 図３に示された受光素子を簡素化した受光素子を示す部分断面図である。 図５に示された受光素子の製造方法の主な工程を示す部分断面図である。 図５に示された受光素子の製造方法の主な工程を示す部分断面図である。 図５に示された受光素子の製造方法の主な工程を示す部分断面図である。 図５に示された受光素子の製造方法の主な工程を示す部分断面図である。 図５に示された受光素子の製造方法の主な工程を示す部分断面図である。 実施例及び変形例に係る受光素子の金属膜の一部を示す写真である。 実施例及び比較例に係る受光素子の反射率を示すグラフである。 変形例に係る受光素子の部分断面図である。 変形例に係る金属膜を示す図である。 変形例に係る金属膜を示す平面図である。 変形例に係る金属膜を示す平面図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
図１は、実施形態に係るロータリーエンコーダを示す模式的な斜視図である。図１に示されるように、ロータリーエンコーダ１００は、コードホイール１０１、回転軸１０２、発光素子１０３、及び、受光素子１を備えている。コードホイール１０１は、例えばガラスや金属等により円板状に形成されている。コードホイール１０１の外周部には、周方向に沿って複数のスリット１０１ｓが形成されている。回転軸１０２は、コードホイール１０１の中心に設けられており、図示しない駆動部の動作に応じた回転量によりコードホイール１０１を回転させる。
発光素子１０３及び受光素子１は、コードホイール１０１を挟むように互いに対向して配置されている。発光素子１０３、例えば、半導体発光素子であって、発光ダイオードやレーザダイオード等である。コードホイール１０１と発光素子１０３の間には、図示しない固定スリット板が介在される。受光素子１は、例えば、半導体受光素子であって、フォトダイオード等である。受光素子１の受光面（後述する第１面１ｓ及び第２面５ｓ）は、コードホイール１０１の板面に対向している。受光素子１は、図示しないコンピュータ等に電気的に接続されており、入射光に応じて発生した電気信号を出力する。
ロータリーエンコーダ１００においては、発光素子１０３から出射された光が、固定スリット板のスリット及びコードホイール１０１のスリット１０１ｓを介して受光素子１に入射される。このとき、コードホイール１０１の回転により入射光の光量が周期的に変化する。受光素子１は、光量の変化に応じた電気信号を出力する。受光素子１から出力された電気信号がコンピュータ等に入力されることにより、コードホイール１０１の回転量が検出される。
上述したように、受光素子１の受光面とコードホイール１０１の板面とは、互いに近接及び対向して配置される。このため、受光面での反射光が、コードホイール１０１の板面で反射されて再び受光面に入射するおそれがある。これを抑制するためには、コードホイール１０１の板面に反射防止膜を形成することが一案である。しかしながら、この場合には、コードホイール１０１の製造コストが増大する。したがって、この問題を解決するためには、受光素子１の受光面の反射率を低減することが有効と考えられる。また、受光面の反射率を低減する要求は、受光素子１をロータリーエンコーダ１００に用いる場合に限らず、受光面に対向する他の部材が近接して配置される構成や、その他の構成においても同様に存在する。
引き続いて、受光素子１について説明する。図２は、図１に示された受光素子の平面図である。図３は、図２のIII－III線に沿っての部分断面図である。図２，３に示されるように、受光素子１は、半導体部２と、絶縁膜３Ａ，３Ｂと、配線層４と、金属膜５と、を備えている。半導体部２は、例えば、シリコンを含む（一例としてシリコン基板である）。半導体部２は、受光面である第１面１ｓを含む。半導体部２の第１面１ｓ側の一部の領域には、第１面１ｓに露出するように拡散層２ｍが形成されている。
第１面１ｓは、複数の受光部１Ａと単一の遮光部１Ｂとを含む。受光部１Ａは、拡散層２ｍに対応して設けられている。すなわち、受光部１Ａは、半導体部２において入射光を電気信号に変換する領域への光入射部となる。遮光部１Ｂは、配線層４及び／又は金属膜５によって遮光されている。換言すれば、第１面１ｓのうち、第１面１ｓに交差（直交）する方向からみて、配線層４及び／又は金属膜５に覆われているエリアが遮光部１Ｂであり、配線層４及び／又は金属膜５から露出しているエリアが受光部１Ａである。ここでは、金属膜５に設けられた開口５ｈによって受光部１Ａが提供される。
絶縁膜３Ａは、第１面１ｓ上に設けられている。絶縁膜３Ａは、例えばシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）からなる。配線層４は、絶縁膜３Ａ上に設けられている。配線層４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミニウムと銅やシリコンとの合金）、タングステン、チタン、又は、窒化チタン等からなる。絶縁膜３Ａには、開口３Ａｈ（コンタクトホール）が形成されており、配線層４は、この開口３Ａｈを介して半導体部２（拡散層２ｍ）に接触して電気的に接続されている。
絶縁膜３Ｂは、絶縁膜３Ａ及び配線層４上に設けられている。絶縁膜３Ｂは、例えばシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）からなる。絶縁膜３Ｂには、開口３Ｂｈが形成されており、配線層４は、この開口３Ｂｈを介して外部に露出している。配線層４における開口３Ｂｈから露出した部分は、例えば受光素子１から電気信号を取り出すためのワイヤが接続されるパッド部として用いられる。
金属膜５は、絶縁膜３Ａ，３Ｂ及び配線層４上に設けられている。すなわち、金属膜５は、絶縁膜３Ａ，３Ｂ及び配線層４を介して、第１面１ｓ（遮光部１Ｂ）上に形成されている。なお、金属膜５は、絶縁膜３Ｂにのみ接触している。このため、金属膜５と配線層４とは、第１面１ｓに交差する方向からみて重複していても、互いの間に絶縁膜３Ｂが介在されており、互いに電気的に分離されている。一方、金属膜５には、開口３Ｂｈに対応する位置に開口５ｐが形成されている。したがって、遮光部１Ｂにおける開口５ｐに対応する位置には、金属膜５が設けられていないが、配線層４が配置されている。すなわち、受光素子１においては、遮光部１Ｂ上には、金属膜５と配線層４との少なくとも一方の金属が配置されており、遮光が得られている。
金属膜５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミニウムと銅やシリコンとの合金）、タングステン、チタン、又は、窒化チタン等からなる。金属膜５は、例えば、配線層４と同一の工程・材料により構成されてもよい。金属膜５は、半導体部２の第１面１ｓと反対側に臨む第２面５ｓを有している。第２面５ｓは、外部に露出している。したがって、第２面５ｓは、光の入射を受ける受光面でもある。第２面５ｓには、複数の凹部６が形成されている。凹部６は、第２面５ｓの全体にわたって形成されている。引き続いて、この凹部６について説明する。
図４は、図３に示された凹部を示す図である。図４の（ａ）は、図３の領域Ａの拡大平面図であり、図４の（ｂ），（ｃ）は単一の凹部を示すも断面図である。図４に示されるように、ここでは、凹部６は、第２面５ｓに交差（直交）する方向からみて、円形状である。凹部６の直径Ｄ（第２面５ｓにおける凹部６のサイズの最大値）は、例えば０．３μｍ～５μｍである。金属膜５の厚さＴ（第２面５ｓに交差する方向における金属膜５のサイズ）は、例えば、０．１μｍ～５μｍ程度である。凹部６の直径Ｄは、金属膜５の厚さＴに依存しない。例えばウェットエッチングにより凹部６を形成する場合、ウェットエッチングに要する時間を凹部６の底部６ｂの直下に金属膜５を残存させて遮光性を十分に維持できるように制御することで、任意に形成できる。
凹部６は、第２面５ｓに沿って（少なくとも１方向について）一定のピッチＰで配列されている。ピッチＰは、互いに隣り合う凹部６の中心同士の間隔である。ここでは、凹部６は、第２面５ｓに沿った２方向（互いに直交する方向）について同一のピッチＰで配列されている。ピッチＰは、例えば、０．６μｍ～２０μｍである。さらに、ピッチＰは、凹部６の直径Ｄよりも大きい。したがって、ピッチＰで互いに隣り合う凹部６の間には、凹部でない平坦な領域Ｒが生じている。換言すれば、第２面５ｓは、凹部６の周囲に設けられた平坦な領域Ｒを含む。さらに換言すれば、第２面５ｓにおいて、凹部６同士は連続しておらず、互いに離間している。
凹部６の内面６ｓは、曲面部７を有している。ここでは、曲面部７は、第２面５ｓから凹部６の底部６ｂに延びており、第２面５ｓから底部６ｂに向かうにつれて凹部６のサイズが縮小するように曲がっている。曲面部７の断面形状は、例えば円弧状である。図４の（ｂ）に示されるように、凹部６の内面６ｓは、第２面５ｓから延びる曲面部７と、底部６ｂに位置する平坦部８とを含む場合がある。或いは、図４の（ｃ）に示されるように、凹部６の内面６ｓの全体が曲面部７であってもよい。この場合、曲面部７は、凹部６の底部６ｂを構成するように延在している。この場合、凹部６の直径Ｄは、金属膜５の厚さＴ以下である。
引き続いて、受光素子の製造方法について説明する。ここでは、説明の容易化のため、受光素子１の構成を簡素化した受光素子の製造方法について説明する。図５は、図３に示された受光素子を簡素化した受光素子を示す部分断面図である。図５に示されるように、受光素子１０は、絶縁膜３Ｂを有していない点と配線層４に代えてパッド部４Ａを備える点とにおいて受光素子１と相違している。受光素子１０の他の点は、受光素子１と同一である。
この製造方法においては、まず、図６の（ａ）に示されるように、半導体部２、及び、開口３Ａｈが形成された絶縁膜３Ａを有する基体５０を用意する（工程Ｓ１０１）。続いて、図６の（ｂ）に示されるように、絶縁膜３Ａ上に、金属膜５及びパッド部４Ａのための金属膜５１を成膜する（工程Ｓ１０２、第１工程）。続いて、図７の（ａ）に示されるように、金属膜５１上にレジスト５２を塗布する（工程Ｓ１０３、第１工程）。続いて、図７の（ｂ）に示されるように、レジスト５２の露光及び現像によるパターニングを行い、マスク５３を形成する（工程Ｓ１０４、第１工程）。マスク５３には、受光部１Ａに対応する位置に開口５３ｈが形成されている。
続いて、図８の（ａ）に示されるように、マスク５３を用いて金属膜５１をエッチングする（工程Ｓ１０５、第１工程）。これにより、金属膜５１のうちの開口５３ｈに露出した部分を除去し、金属膜５４及びパッド部４Ａを形成する。金属膜５４は、後に金属膜５となる部分である。そして、図８の（ｂ）に示されるように、マスク５３を除去する（工程Ｓ１０６）。以上の工程Ｓ１０１～Ｓ１０６によって、半導体部２の第１面１ｓの一部に遮光のための金属膜５４を形成することにより、金属膜５４から露出した受光部１Ａと、金属膜５４に覆われた遮光部１Ｂと、を第１面１ｓに形成する。
続いて、図９の（ａ）に示されるように、金属膜５４、絶縁膜３Ａ、及び、パッド部４Ａ上に、レジスト５５を塗布する（工程Ｓ２０１、第２工程）。続いて、図９の（ｂ）に示されるように、レジスト５５の露光及び現像によるパターニングを行い、マスク５６を形成する（工程Ｓ２０２、第２工程）。マスク５６には、凹部６に対応するように複数の開口５６ｈが形成されている。
続いて、図１０の（ａ）に示されるように、マスク５６を用いて金属膜５４をエッチングすることにより、金属膜５４に複数の凹部６を形成し、金属膜５を形成する（工程Ｓ２０３、第２工程）。ここでのエッチングは、例えばウェットエッチング等の等方性のエッチングである。ここでは、マスク５６の開口５６ｈのサイズ及びピッチ、工程Ｓ２０３のエッチング時間等の制御により、凹部６の直径Ｄ及びピッチＰを制御できる。
そして、図１０の（ｂ）に示されるように、マスク５６を除去する（工程Ｓ２０４）。以上の工程Ｓ２０１～Ｓ２０４によって、金属膜５４における第１面１ｓと反対側に臨む第２面の等方性のエッチングにより、第２面（第２面５ｓ）に複数の凹部６を形成する。これにより、受光素子１０が得られる。
以上説明したように、受光素子１，１０においては、半導体部２の第１面１ｓの遮光部１Ｂ上に、遮光のための金属膜５が形成されている。金属膜５は、第１面１ｓと反対側に臨む第２面５ｓを有する。第２面５ｓには、複数の凹部６が形成されている。そして、凹部６の内面６ｓは、金属膜５の第２面５ｓから凹部６の底部６ｂに向かうにつれて凹部６が縮小するように曲がる曲面部７を含む。このため、金属膜５の第２面５ｓに入射した光の一部が、凹部６の内面６ｓの曲面部７によって種々の方向に反射されて拡散される。この結果、遮光部１Ｂにおける反射率が低減される。
また、受光素子１，１０においては、凹部６の直径Ｄは、金属膜５の厚さＴに依存しない。例えばウェットエッチングにより凹部６を形成する場合、ウェットエッチングに要する時間を凹部６の底部６ｂの直下に金属膜５を残存させて遮光性を十分に維持できるように制御することで、任意に形成できる。
また、受光素子１，１０においては、曲面部７は、底部６ｂを構成するように延在していてもよい。この場合、凹部６の内面６ｓの全体が曲面部７となるため、入射光を確実に拡散させることができる。
また、受光素子１，１０においては、第２面５ｓは、凹部６の周囲に設けられた平坦な領域Ｒを含んでいる。このため、第２面５ｓにおける平坦な領域Ｒで反射した光と、凹部６の内面６ｓで反射した光との干渉によって、反射率を確実に低減可能である。
さらに、受光素子１，１０においては、凹部６は、第２面５ｓに沿って一定のピッチＰで配列されている。このため、凹部６の形成を容易化できる。
ここで、上述した製造方法によれば、受光部１Ａと遮光部１Ｂとを含む第１面１ｓを有する半導体部２と、遮光部１Ｂ上に設けられ、複数の凹部６が形成された金属膜５と、を備える受光素子１，１０が製造される。特に、金属膜５４の第２面の等方性エッチングによって、凹部６の内面６ｓを、金属膜５の第２面５ｓから凹部６の底部６ｂに向かうにつれて凹部６が縮小するように曲がる曲面部７を含むように形成できる。したがって、この製造方法によれば、遮光部１Ｂにおける反射率が低減された受光素子１，１０を製造できる。
また、上述した製造方法においては、等方性のエッチングは、ウェットエッチングである。このため、ドライエッチングと比較して、エッチングにより形成される凹部６の内面６ｓが粗面化される。このため、遮光部１Ｂにおける反射率がより低減された受光素子１，１０を製造できる。
引き続いて、上述した受光素子の実施例及び比較例について説明する。図１１は、実施例及び比較例に係る受光素子の金属膜の一部を示す写真である。図１１の（ａ）は、実施例に係る受光素子の金属膜の第２面の写真である。図１１の（ｂ）は、比較例に係る受光素子の金属膜の第２面の写真である。図１１に示される実施例では、金属膜５の材料をアルミニウムとし、マスク５６の開口５６ｈのサイズを０．８μｍとし、ウェットエッチングにより１０秒間のエッチングを行った。エッチング剤は、リン酸を含む混酸とした。一方、比較例では、金属膜の材料及びマスクの開口のサイズを実施例と同一にしつつ、３２秒間のドライエッチングを行った。ここでは、異方性のドライエッチングは、ＥＣＲ方式とした（ただし、異方性のドライエッチングはＩＣＰ方式としてもよい）。
図１１の（ａ）に示されるように、実施例においては、第２面から底部に向かうにつれて縮小するように曲がる曲面部を含む複数の凹部６が形成された。これに対して、図１１の（ｂ）に示されるように、比較例においては、第２面から底部に向かう方向に平坦に延びる内面の凹部６Ａが形成された。
図１２は、実施例及び比較例に係る受光素子の反射率を示すグラフである。図１２においては、実施例に係る受光素子（金属膜）の反射率Ｌ１を実線で示し、比較例に係る受光素子（金属膜）の反射率Ｌ２を破線で示している。図１２に示されるように、実施例に係る反射率Ｌ１は、波長３８０ｎｍ～波長１０４０ｎｍの測定範囲のほぼ全域において、比較例に係る反射率Ｌ２を下回った。特に、実施例に係る反射率Ｌ１は、波長５８０ｎｍ～波長１０４０ｎｍの範囲において、２０％を下回っており、反射率が十分に低減されることが確認された。
以上の実施形態は、本発明に係る受光素子、及び、受光素子の製造方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る受光素子、及び、受光素子の製造方法は、上記の実施形態に限定されず、任意に変更され得る。引き続いて、変形例について説明する。
図１３は、変形例に係る受光素子の例えば、上述した受光素子１０は、図１３に示されるように変更してもよい。図１３に示される受光素子１０Ａは、受光素子１０と比較して、拡散層２ｍが変更されている。受光素子１０Ａにおいて、拡散層２ｍは、受光部１Ａの下部の領域から、金属膜５及び遮光部１Ｂの下部の領域を越えて延在している。そして、拡散層２ｍは、金属膜５の開口５ｐに対応する位置において、パッド部４Ａと接触して電気的に接続されている。このように、拡散層２ｍを配線層として使用してもよい。
図１４は、変形例に係る金属膜を示す図である。図１４に示される金属膜５においては、凹部６のピッチＰが凹部６の直径Ｄと略一致している。このため、ピッチＰで互いに隣接する凹部６の間には、平坦な領域Ｒが実質的に形成されていない。ただし、ピッチＰと異なるピッチで隣り合う凹部６（ピッチＰでの２つの配列方向に交差する方向に隣り合う凹部６）の間には、平坦な領域Ｒが形成される。この場合には、図４の（ａ）に示される場合と比較して、第２面５ｓにおける凹部６の占める面積と領域Ｒが占める面積との割合が異なる。このように、所望する反射の態様に応じて、凹部６と領域Ｒとの面積比を適宜制御することができる。
図１５及び図１６は、変形例に係る金属膜を示す平面図である。図１５の（ａ）に示されるように、金属膜５においては、凹部６のピッチ及びサイズをランダムとしてもよい。なお、凹部６のピッチ及びサイズのいずれか一方をランダムとしてもよい。また、図１５の（ｂ）及び図１６の（ｂ）に示されるように、凹部６の平面形状を、六角形状や四角形状といったように、円形状以外の形状としてもよい。さらには、図１５の（ｂ）及び図１６の（ａ）に示されるように、凹部６の配列のピッチを、互いに４５°の角度で交差する２方向において等しくし、三角格子状に凹部６を配列してもよい。
また、上記実施形態においては、凹部６の形成のための等方性のエッチングとしてウェットエッチングを例示したが、例えば、ケミカドライエッチングといった等方性のドライエッチングを利用することもできる。
さらに、上記実施形態においては、受光素子１がロータリーエンコーダに用いられる例について説明したが、本実施形態に係る受光素子１，１０，１０Ａは、これに限定されず、任意の状況での利用が可能である。
１，１０，１０Ａ…受光素子、１ｓ…第１面、１Ａ…受光部、１Ｂ…遮光部、２…半導体部、５…金属膜、５ｓ…第２面、６…凹部、６ｓ…内面、６ｂ…底部、７…曲面部、Ｒ…領域。

Claims (6)

  1. 受光部と遮光部とを含む第１面を有する半導体部と、
    前記遮光部上に設けられた遮光のための金属膜と、
    を備え、
    前記金属膜は、前記第１面と反対側に臨み光の入射を受ける第２面を有し、
    前記第２面には、複数の凹部が形成されており、
    前記凹部の内面は、前記第２面から前記凹部の底部に向かうにつれて前記第２面に沿った方向における前記凹部のサイズが縮小するように曲がる曲面部を含み、
    前記第２面は、前記凹部の周囲に設けられた平坦な領域を含む、
    受光素子。
  2. 前記曲面部は、前記底部を構成するように延在している、
    請求項１に記載の受光素子。
  3. 前記第２面における前記凹部のサイズは、前記第２面に交差する方向における前記金属膜のサイズ以下である、
    請求項２に記載の受光素子。
  4. 前記凹部は、前記第２面に沿って一定のピッチで配列されている、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の受光素子。
  5. 半導体部の第１面の一部上に遮光のための金属膜を形成することにより、前記金属膜から露出した受光部と前記金属膜に覆われた遮光部とを前記第１面に形成する第１工程と、
    前記金属膜における前記第１面と反対側に臨む第２面の等方性のエッチングにより、前記第２面に複数の凹部を形成する第２工程と、
    を備え、
    前記第２面は、前記凹部の周囲に設けられた平坦な領域を含む、
    受光素子の製造方法。
  6. 前記等方性のエッチングは、ウェットエッチングである、
    請求項５に記載の受光素子の製造方法。
JP2018080000A 2018-04-18 2018-04-18 受光素子、及び、受光素子の製造方法 Active JP7103832B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018080000A JP7103832B2 (ja) 2018-04-18 2018-04-18 受光素子、及び、受光素子の製造方法
EP19788839.9A EP3783674A4 (en) 2019-04-09 Light reception element and method for manufacturing light-reception element
CN201980026029.8A CN111989784A (zh) 2018-04-18 2019-04-09 受光元件以及受光元件的制造方法
US17/042,509 US11380724B2 (en) 2018-04-18 2019-04-09 Light reception element and method for manufacturing light-reception element
PCT/JP2019/015499 WO2019203070A1 (ja) 2018-04-18 2019-04-09 受光素子、及び、受光素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018080000A JP7103832B2 (ja) 2018-04-18 2018-04-18 受光素子、及び、受光素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019192675A JP2019192675A (ja) 2019-10-31
JP7103832B2 true JP7103832B2 (ja) 2022-07-20

Family

ID=68240043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018080000A Active JP7103832B2 (ja) 2018-04-18 2018-04-18 受光素子、及び、受光素子の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11380724B2 (ja)
JP (1) JP7103832B2 (ja)
CN (1) CN111989784A (ja)
WO (1) WO2019203070A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111129100B (zh) * 2019-12-31 2022-06-24 武汉天马微电子有限公司 一种显示面板及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227610A (ja) 1999-02-05 2000-08-15 Seiko Epson Corp 散乱面形成方法、液晶表示装置の製造方法および電子機器
WO2013061990A1 (ja) 2011-10-24 2013-05-02 旭硝子株式会社 光学フィルタとその製造方法、並びに撮像装置
JP2014241351A (ja) 2013-06-12 2014-12-25 パナソニック株式会社 凹凸部をもつ光半導体装置およびその製造方法
JP2015079232A (ja) 2013-07-09 2015-04-23 旭硝子株式会社 光学素子、投影装置及び光学素子の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54154382A (en) * 1978-05-25 1979-12-05 Canon Inc Photo sensor device
JPH0484462A (ja) 1990-07-27 1992-03-17 Nec Corp 光伝導型赤外線検出器
JP2774006B2 (ja) * 1991-12-25 1998-07-09 三菱電機株式会社 半導体受光装置及びその製造方法
JPH10112552A (ja) * 1996-10-03 1998-04-28 Sony Corp 半導体装置
JP3503410B2 (ja) * 1997-04-10 2004-03-08 株式会社デンソー 光センサの調整方法および光センサの調整装置
KR100813027B1 (ko) 2001-08-18 2008-03-14 삼성전자주식회사 감광성 절연막 및 반사전극의 요철 형성방법 및 이를이용한 요철구조의 반사전극을 갖는 액정표시기의 제조방법
JP3730232B2 (ja) 2003-04-24 2005-12-21 ファナック株式会社 光学式エンコーダ
WO2014104106A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 旭硝子株式会社 光学素子、投影装置及び光学素子の製造方法
US9608023B1 (en) * 2016-05-02 2017-03-28 Omnivision Technologies, Inc. Edge reflection reduction

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227610A (ja) 1999-02-05 2000-08-15 Seiko Epson Corp 散乱面形成方法、液晶表示装置の製造方法および電子機器
WO2013061990A1 (ja) 2011-10-24 2013-05-02 旭硝子株式会社 光学フィルタとその製造方法、並びに撮像装置
JP2014241351A (ja) 2013-06-12 2014-12-25 パナソニック株式会社 凹凸部をもつ光半導体装置およびその製造方法
JP2015079232A (ja) 2013-07-09 2015-04-23 旭硝子株式会社 光学素子、投影装置及び光学素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019192675A (ja) 2019-10-31
CN111989784A (zh) 2020-11-24
US11380724B2 (en) 2022-07-05
US20210020678A1 (en) 2021-01-21
WO2019203070A1 (ja) 2019-10-24
EP3783674A1 (en) 2021-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8866205B2 (en) Photoelectric conversion device and image sensing
US20060060896A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
EP1785750A1 (en) Condensing element, solid-state imaging device and method for fabricating the same
JP5637693B2 (ja) 光電変換装置、及び撮像システム
US6507083B1 (en) Image sensor with light-reflecting via structures
JP2005086186A (ja) 固体撮像装置とその製造方法
JP6479519B2 (ja) 光電変換素子およびその製造方法
US20210165085A1 (en) Sensor with cross talk suppression
JP7103832B2 (ja) 受光素子、及び、受光素子の製造方法
KR100648997B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US20100301483A1 (en) Light-blocking layer sequence having one or more metal layers for an integrated circuit and method for the production of the layer sequence
JP3467434B2 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法
JP6820959B2 (ja) 光電変換素子
US20070045683A1 (en) Light reflectivity controlled photodiode cell, and method of manufacturing the same
JP4879454B2 (ja) 光学応答の均一性が改良された撮像センサ
WO2019203118A1 (ja) 裏面入射型半導体光検出素子
KR100649030B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
JP5821400B2 (ja) 分光センサー及び角度制限フィルター
US11362387B2 (en) Energy storage device
JP2006108693A (ja) 固体撮像装置とその製造方法
JP7034816B2 (ja) 裏面入射型半導体光検出素子
KR100457335B1 (ko) 반도체장치및그의제조방법
TW202240873A (zh) 閃爍減輕像素陣列基板
JP2005317914A (ja) 半導体素子及び半導体レーザチップの製造方法
KR20240037964A (ko) 광 검출 장치 및 그 제조 방법 그리고 전자 기기

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220707

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7103832

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150