JP7329128B2 - オプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法 - Google Patents

Description

本願発明は、オプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法に関するものである。

多くのオプトエレクトロニクスデバイスは、ある波長域の電磁放射を検出するのに適している。オプトエレクトロニクスデバイス内の個々の感光性構造体の間のクロストークや電磁放射の漏れを防ぐため、センサチップの特定の領域が光学フィルタで覆われることが多い。光学フィルタは、センサチップが光学的に不活性な場所で、不要な電磁放射を吸収するために設けられる。さらに、光学フィルタは、センサチップの表面の反射を防止または低減する。反射した電磁放射が散乱し、隣接する感光性構造体にいわゆる「ゴースト像」を発生させる可能性があるため、この点も重要である。したがって、光学フィルタを組み込むことで、オプトエレクトロニクスデバイスの光学特性を向上させることができる。

しかし、オプトエレクトロニクスデバイスをエレクトロニクスシステム、例えばモバイルデバイスの高密度カメラシステムに組み込むことで、オプトエレクトロニクスデバイスは他の電気部品と近接することになる。電気部品は電磁場を発生させることがあり、電磁放射障害（ＥＭＩ）を引き起こす可能性がある。その結果、個々のデバイスの劣化やシステム性能の低下を引き起こす可能性がある。さらに、各エレクトロニクスデバイスは、静電気放電（ＥＳＤ）により損傷を受けやすい。

本発明は、光学的および電気的特性が改善されたオプトエレクトロニクスデバイスを提供することを目的とする。さらに、改善された光学的および電気的特性を有するオプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法を提供することを目的とする。

この目的は、独立請求項によって達成される。さらなる実施形態および変形は、従属請求項に由来する。上述したような定義は、特に断らない限り、以下の説明にも適用される。

一実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、基板を備え、この基板は、半導体材料、例えばシリコン（Ｓｉ）を備えてもよい。基板は、主延在面を有することができる。オプトエレクトロニクスデバイスは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスであってもよい。オプトエレクトロニクスデバイスは、ハウジング内に配置されてもよい。

オプトエレクトロニクスデバイスは、基板内に感光性構造体をさらに備え、これは、例えば、フォトダイオードまたはフォトダイオードのアレイとすることができる。感光性構造体はまた、フォトトランジスタまたはフォトトランジスタのアレイ、あるいは電磁放射を検出するための他の任意の適切な検出素子を備えることができる。感光性構造体は、基板の主表面に配置することができる。感光性構造体は、感光性構造体の側面で基板に囲まれることができる。つまり、感光性構造体は、基板の主延在面に平行な横方向で基板に囲まれることができる。感光性構造体の上面は、基板から開放されていてもよい。感光性構造体は、オプトエレクトロニクスデバイスに入来する電磁放射をオプトエレクトロニクスデバイスの上面で検出するように構成することができる。電磁放射の波長は、紫外（ＵＶ）から中赤外（ＭＩＲ）スペクトルに達することができる。

オプトエレクトロニクスデバイスは、基板の主表面上に誘電体層をさらに備え、誘電体層は、基板とは反対側に向いた上面を有する。誘電体層は、基板の上方に配置される。誘電体層は、例えば、ドープされたまたはドープされていない酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層とすることができる。誘電体層は、複数の成膜ステップによって形成することができる。

オプトエレクトロニクスデバイスは、誘電体層内に所々に（ｉｎ ｐｌａｃｅｓ）配置された少なくとも１つの配線層をさらに備える。少なくとも１つの配線層は、金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）を備える。少なくとも１つの配線層は、基板内の異なる機能部品、例えば集積回路（ＩＣ）内のトランジスタのゲートを電気的に接続してもよい。また、配線層は、感光性構造体に電気的に接触することができる。感光性構造体の上の垂直方向において、配線層は除去されており、垂直方向は、基板の主延在面に対して垂直に延びている。つまり、感光性構造体の上方の領域では、誘電体層は配線層から開放されている。このようにして、オプトエレクトロニクスデバイスに入来する電磁放射は、少なくとも１つの配線層によって遮断されず、感光性構造体に到達することができる。

オプトエレクトロニクスデバイスは、少なくとも１つの配線層の一部によって形成された少なくとも１つの接触領域をさらに備える。少なくとも１つの接触領域は、オプトエレクトロニクスデバイスを電気的に接触させるために採用することができる。基板とは反対側において、接触領域は誘電体層から開放されている。接触領域は、配線層の表面における領域である。配線層の表面は、接触領域よりも大きくすることができる。

オプトエレクトロニクスデバイスは、上面の誘電体層に設けられた開口部をさらに備え、開口部は、接触領域に向かって延びている。開口部は、誘電体層内を垂直方向に延びるトレンチとして形成されている。開口部は、横方向において、接触領域と同じ範囲を有することができる。したがって、オプトエレクトロニクスデバイスは、誘電体層の上面から電気的に接触させることができる。接触領域は、定電位、例えば、接地電位を示すことができる。

その上、オプトエレクトロニクスデバイスは、感光性構造体の上の誘電体層の上面に配置された光学素子を備える。光学素子は、垂直方向において感光性構造体の上方に配置される。光学素子は、感光性構造体に向かって特定の波長または特定の範囲の波長の電磁放射を向けるのに適している場合がある。

さらに、オプトエレクトロニクスデバイスは、誘電体層の上面に配置された光学フィルタを含んでいる。光学フィルタは、導電性を有し、接触領域と電気的に接触している。また、光学素子の一部を覆っている。このように、光学フィルタは、感光性構造体に向かって開口部を提供する。光学フィルタは、入来する電磁放射に対して低い角度依存性を示すことができる。光学フィルタは、３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲において、０．２以下の反射率を有することができる。好ましくは、光学フィルタは、３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲において、０．０３以下の反射率を有する。光学フィルタは、その光学的特性により、不要な電磁放射を吸収し、オプトエレクトロニクスデバイスの表面での反射を防止または低減する。また、その電気的特性から、ＥＭＩからの遮蔽やＥＳＤからの保護も提供する。

光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスの光学特性を向上させるものである。一方では、光学フィルタがオプトエレクトロニクスデバイスの表面での電磁放射の反射を防止または減少させるからである。光学フィルタがない場合、反射した電磁放射は、例えばオプトエレクトロニクスデバイスのハウジングによって、制御されない方法で反射される可能性がある。

一方、光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスが光学的に不活性な場所でも、電磁放射を吸収する。つまり、基板の下に感光性構造体が存在しない場所では、電磁放射がオプトエレクトロニクスデバイスに入来することが遮断される。したがって、電磁放射が制御されない形で伝播し反射するような場所では、電磁放射がオプトエレクトロニクスデバイスに入来することがない。

こうすることで、電磁放射の漏れを防ぐことができる。さらに、個々の感光性構造体の間の光クロストークも防ぐことができる。これにより、Ｓ／Ｎ比が改善され、オプトエレクトロニクスデバイスの精度が向上する。

また、光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスの電気的特性を向上させる。これは、光学フィルタが、例えば接地電位などの固定電位を有することができる接触領域に電気的に接続されているためである。したがって、電荷は放電することができ、したがって、デバイスのエレクトロニクス部品に損傷を与えないので、オプトエレクトロニクスデバイスはＥＳＤから保護される。

また、光学フィルタは導電性であるため、オプトエレクトロニクスデバイスを電磁界から遮蔽し、周囲の環境から隔離することができる。このように、光学フィルタは、無線周波数（ＲＦ）信号などの干渉信号から保護することができる。

実施形態では、光学フィルタは、誘電体層の上面において、開口部の底部、側壁および縁部を覆う。開口部の底部は、接触領域に面する開口部の部分である。開口部の側壁は、基板の主延在面に対して垂直または横方向に延びている。開口部の縁部は、誘電体層の上面に配置されている。縁部は、開口部を区画する。光学フィルタは、接触領域に直接接触させることができる。このように、光学フィルタは、接触領域に電気的に接続される。接触領域を介して光学フィルタを固定された定電位に電気的に接続することにより、光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスにＥＳＤ保護を提供する。また、オプトエレクトロニクスデバイスにＥＭＩ遮蔽を提供する。

別の実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、誘電体層の上面において、開口部の底部、側壁、および縁部を覆うスペーサ構造体をさらに備える。スペーサ構造体は、接触領域および光学フィルタと直接接触している。このように、スペーサ構造体は、接触領域と光学フィルタを電気的に接続する。スペーサ構造体を用いると、光学フィルタは、誘電体層の開口部のエッジを覆う必要がないため、垂直方向に薄くすることができる。また、薄層は、厚い層に比べて固有応力が小さく、パターニングが容易である。そのため、機械的応力に制限がある場合や、光学フィルタのパターニングに特別な要求がある場合には、光学フィルタの実現に薄層を用いることが有利になる場合がある。

一実施形態では、スペーサ構造体は、少なくとも２つの導電層の積層体を備える。

例えば、スペーサ構造体は、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層から備えてもよい。第１の導電層は、Ａｌを備えてもよい。第２の導電層は、チタン（Ｔｉ）を備えてもよい。第３の導電層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を備えてもよい。しかしながら、スペーサ構造体は、これらの材料を備えることに限定されず、他の任意の適切な材料を備えてもよい。Ａｌ、ＴｉおよびＩＴＯを備える積層体の利点は、Ａｌが良好な導電性を有し、ＣＭＯＳ処理に適合することである。Ｔｉ層は、バッファ層として、また、ＩＴＯ層の良好な接着を提供するために設けられる。ＩＴＯ層は、Ａｌ層の腐食を防止する。導電層が、各々の上に配置されている。第２の導電層は第１の導電層を覆っている。第３の導電層は、第２の導電層を覆っている。第２の導電層は、垂直方向において、第１の導電層と第３の導電層との間に配置され得る。第１の導電層は、第２の導電層および第３の導電層よりも基板に近い位置に配置することができる。

実施形態では、光学フィルタは、導電性層を備える。導電層は、例えば、Ａｌを備えてもよい。しかしながら、光学フィルタの導電層は、Ａｌ層であることに限定されず、他の任意の適切な導電性材料を備えてもよい。光学フィルタは、導電層の上に反射防止コーティングをさらに備える。すなわち、反射防止コーティングは、導電層のうち基板とは反対側に面する側に配置される。反射防止コーティングは、例えば、誘電体層と金属層とを交互に積み重ねたものを備える。また、反射防止コーティングは、誘電体層を交互に積み重ねたものを備えてもよい。また、反射防止コーティングは、窒化物層と金属層とを交互に積み重ねたものを備えてもよい。交互の層の量および厚さは、用途に応じて変化させることができる。

光学フィルタの導電層は、光学フィルタの導電性のために設けられるとともに、不要な電磁放射の吸収のために設けられる。光学フィルタの反射防止膜は、入来する電磁放射に面するオプトエレクトロニクスデバイスの表面の反射率を低下させるために設けられる。反射防止コーティングは、入来する電磁放射に対して低い角度依存性を示す。例えば、反射防止コーティングの反射率は、３００ｎｍ～１２００ｎｍの波長範囲において、０．２未満である。好ましくは、反射防止コーティングは、３００ナノメートルから１２００ナノメートルの波長範囲において、０．０３以下の反射率を有し得る。

別の実施形態では、光学フィルタは、導電性黒色クロムコーティングを含んでいる。黒色クロムコーティングは、オプトエレクトロニクスデバイスの上面に配置された層である。黒色クロムコーティングは、クロムを備える。例えば、黒色クロムコーティングの反射率は、３００～１２００ナノメートルの波長範囲において、典型的には５％未満である。

導電性黒色クロムコーティングは、光学フィルタの導電性、不要な電磁放射の吸収、および入来する電磁放射に面したオプトエレクトロニクスデバイス表面の反射率低減のために設けられる。

別の実施形態では、光学フィルタは、導電層と、導電層の上に設けられた黒色クロム層とを備える。導電層は、例えば、金属クロム（Ｃｒ）またはＡｌ、Ｔｉまたは銀（Ａｇ）のような他の任意の適切な材料を備えてもよい。

導電層は、光学フィルタの導電性と不要な電磁放射の吸収のために設けられる。黒色クロム層は、電磁放射のさらなる吸収と、入来する電磁放射に面するオプトエレクトロニクスデバイスの表面の反射率を低下させるために設けられる。

別の実施形態では、光学フィルタは、導電性有機カラーコーティングを備える。有機カラーコーティングは、オプトエレクトロニクスデバイスの上面に配置される層である。有機カラーコーティングは、有機材料、例えばレジストを備える。例えば、有機カラーコーティングの反射率は、３００～１２００ナノメートルの波長範囲において、０．２未満である。好ましくは、有機カラーコーティングは、３００～１２００ナノメートルの波長範囲において０．０３以下の反射率を有し得る。有機カラーコーティングの導電性は、カーボンナノチューブまたはカーボンブラックの添加によって、あるいはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような導電性ポリマーの添加によって実現することができる。

導電性有機カラーコーティングは、光学フィルタの導電性、不要な電磁放射の吸収、および入来する電磁放射に面したオプトエレクトロニクスデバイスの表面の反射率低減のために設けられる。

さらなる実施形態では、光学フィルタは、導電性層、例えばＡｌを備える層と、導電性層の上に設けられた有機カラーコーティングと、を備える。

導電層は、光学フィルタの導電性と、不要な電磁放射の吸収のために設けられる。有機カラーコーティングは、電磁放射のさらなる吸収と、入来する電磁放射に面するオプトエレクトロニクスデバイスの表面の反射率の低減のために設けられる。

さらなる実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、誘電体層内に所々配置されたパッシベーション層を備える。パッシベーション層は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を備えてもよい。パッシベーション層は、少なくとも１つの配線層の上方に配置される。つまり、垂直方向において、配線層はパッシベーション層と基板との間に配置される。感光性構造体の上の垂直方向において、パッシベーション層は除去されている。つまり、感光性構造体の上方の領域では、誘電体層はパッシベーション層から開放されている。このようにして、オプトエレクトロニクスデバイスに入来する電磁放射は、パッシベーション層によって遮断されず、感光性構造体に到達することができる。その上、パッシベーション層上での電磁放射の不要な干渉が防止される。パッシベーション層は、上述のように誘電体層に開口部を形成することによって、接触領域の上の領域でも除去される。

パッシベーション層を用いることで、オプトエレクトロニクスデバイスは環境に対してより耐性を備えるようになる。例えば、オプトエレクトロニクスデバイスは傷や湿度に対してより耐性を備えるようになる。

さらなる実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、基板内にＩＣを備える。ＩＣは、基板内の感光性構造体の横に配置することができる。これは、基板の主延在面と平行に走る横方向において、ＩＣが感光性構造体に隣り合うことができることを意味する。また、ＩＣは、基板内の感光性構造体の下の垂直方向にも配置することができる。

ＩＣを採用することで、感光性構造体を制御することができる。感光性構造体からの電気信号を効率的に処理することができる。また、オプトエレクトロニクスデバイスは、ＩＣを介して他の電気部品と通信することができる。

さらなる実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスの光学素子は、干渉フィルタである。干渉フィルタは、誘電体層と金属層を交互に積層したものを備えてもよい。干渉フィルタは、例えば、ロングパスフィルタまたはバンドパスフィルタとして実現することができる。

干渉フィルタを使用する目的は、特定の波長または特定の範囲の波長のみを感光性構造体に透過させることである。こうすることで、オプトエレクトロニクスデバイスの信号対雑音比を向上させることができる。

さらなる実施形態では、感光性構造体は、単一のフォトダイオードまたはフォトダイオードのアレイである。フォトダイオードのアレイの場合、アレイは長方形の形状を有し得る。アレイにおいて、フォトダイオードは、格子の格子点に配置することができる。格子は、直線状であってもよいし、２次元であってもよい。アレイのフォトダイオードは、互いの横に配置することができる。つまり、横方向において、フォトダイオードは互いに隣り合うことができる。フォトダイオードのアレイにおける各フォトダイオードは、上述のようなオプトエレクトロニクスデバイス内に配置することができる。すなわち、各フォトダイオードの上の誘電体層における領域は、配線層がなく、パッシベーション層がなく、各フォトダイオードの上の誘電体層の上面に光学素子があり、光学フィルタが各フォトダイオードに向かって開口部を形成していることを意味する。フォトダイオードのアレイを用いることで、撮像などの応用が可能となる。

さらなる実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスはエレクトロニクスデバイスに組み込まれる。エレクトロニクスデバイスは、例えば、カメラシステムとすることができる。カメラシステムは、所望の波長範囲においてシーンを撮像するために使用することができる。例えば、カメラシステムは、可視光スペクトルで撮像するために使用することができる。カメラシステムは、有利には、他のエレクトロニクス部品に近接して配置することができる。なぜなら、光学フィルタのＥＭＩ遮蔽特性により、カメラシステムは、電磁干渉に関する問題に対してより耐性があるからである。オプトエレクトロニクスデバイスは、カメラシステムに組み込まれることに限定されず、電磁放射センサデバイスなどの任意のエレクトロニクスデバイスに組み込まれることが可能である。

さらに、オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法を提供する。オプトエレクトロニクスデバイスについて開示されたすべての特徴は、オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法についても開示されており、その逆もまた同様である。

オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法は、基板を提供することと、基板に感光性構造体を形成することとを備える。感光性構造体がフォトダイオードの場合、フォトダイオードはイオン注入によって実現することができる。誘電体層は、基板の上に成膜され、誘電体層は、基板とは反対側に向いた上面を有する。誘電体層の成膜は、いくつかの成膜ステップを備えてもよい。蒸着は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）により実現することができる。誘電体層は、基板と直接接触させることができる。

誘電体層内の所々に少なくとも１層の配線層が体積され配置されている。これは、誘電体層の一部が基板上に成膜され、配線層が誘電体層上に成膜されることを意味する。その後、誘電体層の成膜のための別の成膜ステップが続き、配線層が誘電体層内の場所に配置されるようにする。配線層は、スパッタプロセスによって成膜し、エッチング手順によってパターニングすることができる。

配線層は、所々に接触領域を形成している。つまり、配線層の一部、すなわち接触領域は、電気的に接触するように構成されている。配線層は、感光性構造体の上方で除去することができる。

誘電体層の上面には開口部が形成されており、開口部は接触領域に向かって伸びている。開口部は、接触領域の上方に配置された材料を除去することにより形成される。開口部は、エッチングにより形成することができる。

誘電体層上に光学素子が成膜され、光学素子は感光性構造体の上方に垂直方向に配置される。光学素子は、例えば、ＣＶＤ、原子層堆積法（ＡＬＤ）、物理的気相成長法（ＰＶＤ）により成膜させることができる。また、光学素子のパターニングは、エッチングにより行うことができる。

光学フィルタが成膜される。光学フィルタは、誘電体層の上面および光学素子の一部の所々に成膜させることができる。光学フィルタに使用される材料に応じて、成膜技術は、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＶＤ、スピンコーティングまたはスパッタプロセスを含むことができる。光学フィルタのパターニングは、例えば、エッチングによって行うことができる。

オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法の一実施形態では、光学フィルタは、誘電体層の上面の所々、光学素子の一部、および誘電体層の開口部に配置され、光学フィルタは、誘電体層の上面において開口部の底部、側壁、および縁部を覆っている。このようにすることで、光学フィルタと接触領域とが電気的に接続される。接触領域を介して光学フィルタを固定された定電位に電気的に接続することにより、光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスにＥＳＤ保護を提供する。

オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法の別の実施形態では、光学フィルタの成膜の前に、スペーサ構造体が誘電体層の開口部および接触領域上に成膜され、スペーサ構造体は、誘電体層の上面において、開口部の底部、側壁、および縁部を覆っている。スペーサ構造体は、接触領域と直接接触している。スペーサ構造体の成膜技術は、使用する材料に依存する。例えば、スパッタリング技術を含むことができる。スペーサ構造体に使用される材料層は、エッチングによってパターン化することができる。光学フィルタは、スペーサ構造体の成膜の後に成膜される。スペーサ構造体を使用する場合、光学フィルタは、誘電体層内の開口部の縁部を覆う必要がないため、垂直方向に薄くすることができる。

オプトエレクトロニクスデバイスを製造する方法の別の実施形態では、光学フィルタは、誘電体層の上面の所々、光学素子の一部、およびスペーサ構造体の一部に配置されている。このようにすると、光学フィルタが接触領域に電気的に接続される。接触領域を介して光学フィルタを固定された定電位に電気的に接続することにより、光学フィルタは、オプトエレクトロニクスデバイスにＥＳＤ保護を提供する。

以下の図の説明は、例示的な実施形態をさらに例示し説明することができる。機能的に同一である、または同一の効果を有する構成要素は、同一の参照で示される。同一または実質的に同一の構成要素は、それらが最初に出現する図に関してのみ説明されることもある。それらの説明は、必ずしも連続する図において繰り返されるとは限らない。
図１ａは、光学フィルタを用いたオプトエレクトロニクスデバイスの一例の断面図を示す。 図１ｂは、光学フィルタを用いたオプトエレクトロニクスデバイスの一例の上面図を示す。 図２ａは、接触領域に電気的に接触する光学フィルタを用いたオプトエレクトロニクスデバイスの例示的な実施形態の断面図を示す。 図２ｂは、接触領域に電気的に接触する光学フィルタを用いたオプトエレクトロニクスデバイスの別の例示的な実施形態の断面図を示す。 図２ｃには、接触領域に電気的に接触する光学フィルタを用いたオプトエレクトロニクスデバイスの一実施形態の上面図が示される。 図２ｄは、感光性構造体のアレイを備えるオプトエレクトロニクスデバイスの一実施形態を示す上面図を示す。 図３ａは、接触領域と光学フィルタを接続するためにスペーサ構造体を使用するオプトエレクトロニクスデバイスの例示的な実施形態の断面図を示す。 図３ｂは、接触領域と光学フィルタを接続するためにスペーサ構造体を使用するオプトエレクトロニクスデバイスの別の例示的な実施形態の断面図を示す。 図４は、本願発明のオプトエレクトロニクスデバイスを備えるエレクトロニクスデバイスの模式図である。

図１ａには、実施形態ではないオプトエレクトロニクスデバイス１の一例の断面図が示されている。ここで強調すべき特徴は、誘電体層５の上面６の一部と光学素子１２の一部とを覆う光学フィルタ１３である。光学フィルタ１３は、誘電体層５の上面６において開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆っていない。従って、光学フィルタ１３は、固定電位に電気的に接続されていない。したがって、光学フィルタ１３は、ＥＭＩ遮蔽またはＥＳＤ保護を提供することができない。

図１ｂは、図１ａに示したオプトエレクトロニクスデバイス１の一例の上面図である。光学フィルタ１３は、接触領域９から離間されている。したがって、光学フィルタ１３は、接触領域９を覆っていることが明らかになる。

図２ａは、オプトエレクトロニクスデバイス１の例示的な一実施形態の断面図である。図１ａによる一例の要素に対応する図２ａによる要素は、同じ参照符号で指定される。

図２ａによるオプトエレクトロニクスデバイス１は、基板２と、基板２の主表面３における感光性構造体４とを備える。基板２は、主延在面を有することができる。感光性構造体４は、概略的に示すように、フォトダイオードを備えてもよい。オプトエレクトロニクスデバイス１は、例えばアレイ状に配置された複数の感光性構造体４から構成することもできる。アレイにおいて、各感光性構造体４は、図２ａに示されるのと同様の方法で配置することができる。アレイ内の感光性構造体４は、断面平面内で互いに隣り合って配置することも、断面に垂直な平面内に配置することもできる。

基板２の上には、その主表面３において誘電体層５が配置されている。誘電体層５は、基板２とは反対側に向いた上面６を有する。

誘電体層５には、少なくとも１つの配線層７が配置されている。図２ａに示す実施形態では、誘電体層５内に２つのさらなる配線層８が配置されている。配線層７とさらなる配線層８とは、互いに接続されていてもよい。また、配線層７とさらなる配線層８は、基板２内の機能部品、例えばＩＣのゲートを接続してもよい。図２ａでは、ＩＣは図示されていない。感光性構造体４の上の垂直方向ｚにおいて、配線層７およびさらなる配線層８は除去されており、垂直方向ｚは、基板２の主延在面に対して垂直に延在している。これは、感光性構造体４の上の領域において、誘電体層５が、配線層７およびさらなる配線層８から開放されていることを意味する。

配線層７の一部によって、少なくとも１つの接触領域９が形成されている。基板２とは反対側において、接触領域９は、誘電体層５から開放されている。接触領域９は、固定された定電位、例えば、接地電位を有することができる。固定電位は、接触領域９に電気的に接続されているさらなる接触領域によって提供され得る。さらなる接触領域は、図２ａに示されていない。

パッシベーション層１０は、配線層７およびさらなる配線層８の上の誘電体層５内に配置されている。これは、垂直方向ｚにおいて、配線層７およびさらなる配線層８がパッシベーション層１０と基板２との間に配置されていることを意味する。パッシベーション層１０の一部は、感光性構造体４の上方で除去されている。つまり、感光性構造体４の上方の領域では、誘電体層５はパッシベーション層１０から開放されている。パッシベーション層１０は、接触領域９の上方の領域においても除去される。

誘電体層５の上面６には、誘電体層５およびパッシベーション層１０を貫通し、接触領域９に向かって延びる開口部１１が形成されている。これは、垂直方向ｚにおいて、基板２とは反対側に面する側で接触領域９の上の領域は、誘電体層５およびパッシベーション層１０から開放されていることを意味する。誘電体層５の上面６から接触領域９までの開口部１１の深さは、０．３マイクロメートル以上１０マイクロメートル以下であってよい。あるいは、誘電体層５の上面６から接触領域９までの開口部１１の深さは、０．５マイクロメートル以上３マイクロメートル以下であってもよい。

感光性構造体４の上方の誘電体層５の上面６には、光学素子１２が配置されている。図２ａに示す実施形態では、光学素子１２は干渉フィルタ１２を備える。干渉フィルタ１２は、例えば酸化物層と金属層とが交互に積層された積層体を備える。

誘電体層５の上面６には、光学フィルタ１３が配置されている。光学フィルタ１３は、誘電体層５の上面６において、開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆っている。したがって、光学フィルタ１３は、接触領域９に直接接触している。したがって、光学フィルタ１３は、接触領域９とも電気的に接触している。また、光学フィルタ１３は、誘電体層５の上面６を所々で覆い、光学素子１２の一部も覆っている。光学フィルタ１３は、感光性構造体４の上方の光学素子１２の主要な部分において除去されている。

光学フィルタ１３だけでなく、パッシベーション層１０、配線層７およびさらなる配線層８が除去されることにより、感光性構造体４に向かって開口部１７が形成される。これは、感光性構造体４の上の垂直方向ｚにおいて、オプトエレクトロニクスデバイス１がこれらの層から開放されていることを意味する。開口部１７は、断面に垂直な面内にも延びている。開口部１７の形状は、感光性構造体４の形状に対応することができる（図２ｃも参照）。

図２ａに示す実施形態では、光学フィルタ１３は、導電層１８に加えて、導電層１８の上に、反射防止コーティング１９、黒色クロムコーティング１９または有機カラーコーティング１９を備える。導電層１８は、導電性のためだけでなく、不要な電磁放射の吸収のためにも設けられる。導電層１８は、好ましい電気的、機械的および光学的特性を有する任意の材料で構成することができる。導電層１８の厚さは、誘電体層５の上面６から接触領域９までのステップカバレッジが実現可能な範囲でなければならない。反射防止コーティング１９または黒色クロムコーティング１９または有機カラーコーティング１９は、不要な電磁放射をさらに吸収するため、およびオプトエレクトロニクスデバイス１の表面の反射率を低下させるために設けられる。導電層１８に反射防止コーティング１９または黒色クロムコーティング１９または有機カラーコーティング１９を加えたものを意味する光学フィルタ１３の全体の厚さは、０．２マイクロメートル以上１０マイクロメートル以下であり得る。あるいは、光学フィルタの全体の厚さは、０．２マイクロメートル以上５マイクロメートル以下とすることができる。

図２ｂは、オプトエレクトロニクスデバイス１の別の例示的な実施形態の断面図である。

図２ｂによる実施形態は、光学フィルタ１３の実現において、図２ａによる実施形態と異なる。この実施形態では、光学フィルタ１３は、適切な光学特性を有する１つの導電層のみから構成される。光学フィルタ１３は、導電性黒色クロムコーティングまたは導電性有機カラーコーティングを備えてもよい。いずれの場合も、光学フィルタ１３の厚さは、誘電体層５の上面６において開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆うのに十分な厚さでなければならない。したがって、光学フィルタの厚さは、図２ａの実施形態と同じ範囲にある。

図２ｃは、図２ａおよび図２ｂによる実施形態の上面図を示す。

配線層７の一部は、誘電体層５の開口部１１が形成される接触領域９を所々に形成する。本実施形態では、接触領域９の形状は上面視で長方形であるが、任意の適切な形状、例えば円形または多角形の形状を有することができる。

また、配線層７およびさらなる配線層８は、感光性構造体４に向かって開口部１７を形成している。上面視における開口部１７の形状は、感光性構造体の形状に対応し、この場合、長方形状である。しかしながら、感光性構造体の形状は、任意の適切な形状、例えば、円形または多角形の形状を有することができる。開口部１７の大きさは、感光性構造体４の大きさよりも小さくすることができる。

一方、配線層７および８の開口部１７、パッシベーション層１０、および光学フィルタ１３のために、オプトエレクトロニクスデバイス１に入来する電磁放射は遮断されることなく感光性構造体４に到達することができる。一方、感光性構造体４を垂直方向ｚに囲む配線層７およびさらなる配線層８は、散乱した電磁放射が感光性構造体４に到達することを防止する。このように、配線層７およびさらなる配線８の配置によって、個々の感光性構造体４の間のクロストークがさらに防止される。

光学フィルタ１３は、接触領域９を覆う。したがって、光学フィルタ１３は、接触領域９と直接接触し、接触領域９と電気的に接続されている。

図２ｄに、別の実施形態の上面図が示される。オプトエレクトロニクスデバイス１は、感光性構造体４のアレイを備える。この実施形態では、感光性構造体４のアレイは、３つの感光性構造体４を備え、横方向ｙに延びている。感光性構造体４のアレイは、横方向ｙに直交する別の横方向ｘにも延びることができる。感光性構造体４のアレイは、横方向ｙおよび他の横方向ｘの両方に延びて２次元アレイを形成することもできる。各横方向において、感光性構造体４のアレイは、任意の数の感光性構造体４を備えてもよい。

図３ａは、オプトエレクトロニクスデバイス１の別の例示的な実施形態の断面図である。図２ａによる実施形態の要素に対応する図３ａによる要素には、同じ参照符号が付されている。

図３ａによる実施形態は、スペーサ構造体２０が誘電体層５の上面６において開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆っている点において、図２ａによる実施形態と異なっている。したがって、スペーサ構造体２０は、接触領域９に直接接触している。スペーサ構造体２０は、３つの導電層を備える。基板２に最も近く、接触領域９に直接接触する第１の導電層２１は、Ａｌを備えてもよい。第１の導電層２１と第３の導電層２３との間に配置される第２の導電層２２は、Ｔｉを備えてもよい。垂直方向ｚにおいて最上層となる第３の導電層２３は、ＩＴＯを備えてもよい。スペーサ構造体２０の全体の厚さは、誘電体層５の上面６において、開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆うのに十分な厚さを要する。第１の導電層２１の厚さは、０．３から１０μｍであってよい。第２の導電層２２の厚さは、１０ナノメートルから１マイクロメートルであってもよい。第３の導電層２３の厚さは、１０ナノメートルから１マイクロメートルであってよい。あるいは、第１の導電層２１の厚さは、０．５から１．５マイクロメートルであってもよい。あるいは、第２の導電層２２の厚さは、２０から２００ナノメートルまでであってもよい。あるいは、第３の導電層２３の厚さは、５０から２００ナノメートルであってもよい。

光学フィルタ１３は、スペーサ構造体２０の一部を覆っている。したがって、光学フィルタ１３は、接触領域９に電気的に接続されている。図３ａによる実施形態では、光学フィルタ１３は、導電層１８に加えて、反射防止コーティング１９または黒色クロムコーティング１９または有機カラーコーティング１９を備える。光学フィルタ１３に使用される材料層の電気的および光学的特性は、図２ａの実施形態で上述したものと同じである。しかし、光学フィルタ１３は、誘電体層５の上面６において開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆う必要がないため、光学フィルタ１３の全体の厚さを減少させることができる。光学フィルタ１３の垂直方向ｚにおける全体の厚さは、５０ナノメートル以上２マイクロメートル以下であることができる。あるいは、垂直方向ｚにおける光学フィルタ１３の全体の厚さは、１５０ナノメートル以上８００ナノメートル以下であることができる。

さらに、図３ａでは、オプトエレクトロニクスデバイス１の基板２内にＩＣ ２４が示されている。この実施形態では、ＩＣ ２４は、基板２の主表面３において、感光性構造体４の横方向ｙに配置されている。ＩＣ ２４はまた、基板２内の感光性構造体４の下の垂直方向ｚに配置することもできる。

図３ｂは、オプトエレクトロニクスデバイス１の別の例示的な実施形態の断面図である。図３ａによる実施形態の要素に対応する図３ｂによる要素には、同じ参照符号が付されている。

図３ｂによる実施形態は、光学フィルタ１３の実現において、図３ａによる実施形態と異なる。この実施形態では、光学フィルタ１３は、適切な光学特性を有する１つの導電層のみを備える。光学フィルタ１３は、導電性黒色クロムコーティングまたは導電性有機カラーコーティングを備え得る。光学フィルタ１３は、誘電体層５の上面６において開口部１１の底部１４、側壁１５および縁部１６を覆う必要がないため、図２ｂの実施形態と比較して、光学フィルタ１３の厚さを低減することが可能である。光学フィルタ１３の厚さは、０．１マイクロメートル以上５マイクロメートル以下であることができる。あるいは、光学フィルタ１３の厚さは、使用される材料に応じて、０．１マイクロメートル以上０．８マイクロメートル以下であることが可能である。

図４は、オプトエレクトロニクスデバイス１を備えるエレクトロニクスデバイス２５の概略構成を示す図である。エレクトロニクスデバイス２５は、例えば、カメラシステムまたは電磁放射センサであってもよい。エレクトロニクスデバイス２５は、例えば、自動車分野、産業分野、医療分野、民生市場、科学分野における用途に採用することができる。
本特許出願は、欧州特許出願第１９１９１２６８．２号の優先権を主張し、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。

１ オプトエレクトロニクスデバイス
２ 基板
３ 基板の主表面
４ 感光性構造体
５ 誘電体層
６ 誘電体層の上面
７ 配線層
８ さらなる配線層
９ 接触領域
１０ パッシベーション層
１１ 開口部
１２ 光学素子
１３ 光学フィルタ
１４ 開口部の底部
１５ 開口部の側壁
１６ 開口部の縁部
１７ 開口部
１８ 光学フィルタの導電層
１９ 反射防止コーティング、ブラッククロムコーティング、有機カラーコーティング
２０ スペーサ構造体
２１ スペーサ構造体の第１の導電層
２２ スペーサ構造体の第２の導電層
２３ スペーサ構造体の第３の導電層
２４ 集積回路
２５ エレクトロニクスデバイス
ｘ，ｙ 横方向
ｚ 垂直方向

Claims (11)

1. － 感光性構造体（４）を有する基板（２）と、
   － 前記基板（２）の主表面（３）上に設けられた誘電体層（５）であって、前記基板（２）とは反対側を向いた上面（６）を有する誘電体層（５）と、
   － 前記誘電体層（５）の所々に配置された少なくとも１つの配線層（７）と、
   － 前記少なくとも１つの配線層（７）の一部によって形成された少なくとも１つの接触領域（９）と、
   － 前記上面（６）において前記誘電体層（５）に設けられた開口部（１１）であって、前記接触領域（９）に向かって延在する開口部（１１）と、
   － 前記感光性構造体（４）の上方の前記誘電体層（５）の前記上面（６）に配置された光学素子（１２）と、
   － 前記誘電体層（５）の前記上面（６）に配置された光学フィルタ（１３）であって、導電性であり、前記光学素子（１２）の一部を覆い、前記接触領域（９）と電気的に接触する、光学フィルタ（１３）と、
   を備え、
   前記光学フィルタ（１３）は、前記誘電体層（５）の前記上面（６）において、前記開口部（１１）の底部（１４）、側壁（１５）、および縁部（１６）を覆い、前記接触領域（９）に電気的に接触する、または、
   スペーサ構造体（２０）が、前記誘電体層（５）の前記上面（６）において、前記開口部（１１）の底部（１４）、側壁（１５）、および縁部（１６）を覆い、前記接触領域（９）を前記光学フィルタ（１３）に電気的に接続する、オプトエレクトロニクスデバイス（１）。
2. 前記オプトエレクトロニクスデバイス（１）がスペーサ構造体（２０）を備える場合、前記スペーサ構造体（２０）は、少なくとも２つの導電層（２１、２２、２３）の積層体を備える、
   請求項１に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
3. 前記光学フィルタ（１３）は、導電層（１８）を備える、請求項１から２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
4. 前記光学フィルタ（１３）は、反射防止コーティング（１９）、有機カラーコーティング（１９）、または黒色クロムコーティング（１９）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
5. 前記少なくとも１つの配線層（７）の上の前記誘電体層（５）の所々に配置されたパッシベーション層（１０）を備える、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
6. 前記基板（２）内に集積回路（２４）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
7. 前記光学素子（１２）は干渉フィルタである、請求項１から６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
8. 前記感光性構造体（４）は、単一のフォトダイオードまたはフォトダイオードのアレイである、請求項１から７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス（１）を備えるエレクトロニクスデバイス（２５）であって、特に、前記エレクトロニクスデバイス（２５）は、カメラシステムまたは電磁放射センサである、エレクトロニクスデバイス（２５）。
10. － 基板（２）を提供し、前記基板（２）内に感光性構造体（４）を形成することと、
    － 前記基板（２）の上に誘電体層（５）を成膜させることであって、前記誘電体層（５）は、前記基板（２）とは反対側に面する上面（６）を有する、成膜させることと、
    － 少なくとも１つの配線層（７）を成膜させることであって、前記少なくとも１つの配線層（７）は、所々で前記誘電体層（５）内に配置され、所々で接触領域（９）を形成する、成膜させることと、
    － 前記誘電体層（５）の前記上面（６）に開口部（１１）を形成することであって、前記開口部（１１）は前記接触領域（９）に向かって延びる、形成することと、
    － 前記誘電体層（５）上に光学素子（１２）を成膜させることであって、前記光学素子（１２）は、前記基板（２）内の前記感光性構造体（４）の上方に配置される、成膜させることと、
    － 前記誘電体層（５）の前記上面（６）に光学フィルタ（１３）を成膜させることであって、前記光学フィルタは、導電性であり、前記光学素子（１２）の一部を覆い、前記接触領域（９）と電気的に接触する、成膜させることと、
    を備え、
    前記光学フィルタ（１３）は、前記誘電体層（５）の上面（６）の所々、前記光学素子（１２）の一部および前記誘電体層（５）の開口部（１１）に配置され、前記光学フィルタ（１３）は、前記誘電体層（５）の前記上面（６）において、前記開口部（１１）の底部（１４）、側壁（１５）および縁部（１６）を覆う、または、
    前記光学フィルタ（１３）を成膜させる前に、前記誘電体層（５）の前記開口部（１１）内および前記接触領域（９）上にスペーサ構造体（２０）が成膜され、前記スペーサ構造体（２０）は、前記誘電体層（５）の前記上面（６）において、前記開口部（１１）の底部（１４）、側壁（１５）、および縁部（１６）を覆う、
    オプトエレクトロニクスデバイス（１）を製造する方法。
11. 前記スペーサ構造体が成膜された場合、前記光学フィルタ（１３）は、前記誘電体層（５）の前記上面（６）の所々と、前記光学素子（１２）の一部と、前記スペーサ構造体（２０）の一部と、に配置されている、請求項１０に記載の方法。

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