分光传感器的制造方法

分光传感器的制造方法
【专利摘要】分光传感器(1A)具备：具有腔层(21)以及第1和第2镜层(22、23)的干涉滤光部(20A)；具有透过了干涉滤光部(20A)的光进行入射的受光面(32a)的光检测基板(30)。干涉滤光部(20A)包含：与受光面(32a)相对应的第1滤光区域(24)；以及包围第1滤光区域(24)的环状的第2滤光区域(25)。光检测基板(30)的垫片部(33a)以包含于第2滤光区域(25)的方式设置有多个，在第2滤光区域(25)，形成有用于使垫片部(33a)露出至外部的贯通孔(6)。
【专利说明】分光传感器

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分光传感器。

【背景技术】
[0002]作为现有的分光传感器，已知有具有根据入射位置使规定的波长范围的光选择性地透过的光学滤光部和对透过了光学滤光部的光进行检测的光检测基板的分光传感器。例如，在专利文献I和2所记载的分光传感器中，光学滤光部设置成与光检测基板的受光面对应，光学滤光部的整体作为使应入射到光检测基板的受光面的光透过的滤光区域而发挥作用。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2006-58301号公报
[0006]专利文献2:日本特表平2-502490号公报


【发明内容】

[0007]发明所要解决的技术问题
[0008]但是，在专利文献I和2所记载的分光传感器中，光学滤光部的整体作为使应入射到光检测基板的受光面的光透过的滤光区域而发挥作用，因此，在光学滤光部的侧面受到任何的不良影响时，滤光特性有可能直接劣化。另外，噪声光有可能容易地从光学滤光部的侧面进入到光学滤光部内。
[0009]因此，本发明的目的在于提供一种分光传感器，该分光传感器能够防止使应入射到光检测基板的受光面的光透过的滤光区域的滤光特性劣化，并且能够抑制噪声光进入到该滤光区域。
[0010]解决问题的技术手段
[0011]本发明的分光传感器包括:干涉滤光部，其具有腔层以及隔着腔层相对的第I和第2镜层，根据入射位置选择性地使规定的波长范围的光从第I镜层侧透过至第2镜层侧；以及光检测基板，其具有透过了干涉滤光部的光进行入射的受光面，对入射到受光面的光进行检测，干涉滤光部包括:在从与受光面交叉的规定的方向观察的情况下，与受光面对应的第I滤光区域；以及在从规定的方向观察的情况下，包围第I滤光区域的环状的第2滤光区域，光检测基板所具有的配线的垫片部以从规定的方向观察时包含于第2滤光区域的方式设置有多个，在第2滤光区域，形成有用于使垫片部露出至外部的贯通孔，在垫片部的各个，经由贯通孔而连接有电线。
[0012]该分光传感器中，使应入射到光检测基板的受光面的光透过的第I滤光区域，在从与受光面交叉的规定的方向观察的情况下，由环状的第2滤光区域包围。由此，第I滤光区域被第2滤光区域保护，所以，能够防止第I滤光区域的滤光特性劣化。并且，用于连接垫片部和电线的贯通孔被形成于第2滤光区域。由此，在从该规定的方向观察的情况下，在通过贯通孔的内侧的第I滤光区域周围的环状的区域，第2滤光区域的一部分连续存在，因而即使形成用于连接垫片部和电线的贯通孔，该一部分也能够作为滤光器而适当地发挥作用，能够抑制噪声光进入到第I滤光区域。
[0013]在此，贯通孔也可以针对各垫片部，被形成有多个。根据该结构，在相邻的贯通孔间的区域也存在第2滤光区域的一部分，因此，能够更进一步抑制噪声光进入到第I滤光区域。
[0014]另外，第I滤光区域中，第I镜层和第2镜层之间的规定的方向上的距离变化，第2滤光区域中，第I镜层和第2镜层之间的规定的方向上的距离固定。根据该结构，能够透过第2滤光区域的光的波长范围进一步被缩窄，所以，能够更进一步抑制噪声光进入到第I滤光区域。此外，所谓固定，是指不仅包括完全固定的情况而且也包含在制造误差等的范围内大致固定的情况。
[0015]另外，分光传感器也可以还包括至少使入射到第2滤光区域的光透过的光学滤光部，透过光学滤光部的光的波长范围和透过第2滤光区域的光的波长范围彼此不同。根据该结构，通过光学滤光部和第2滤光区域的协同作用，能够透过光学滤光部和第2滤光区域的双方的光的波长范围被更加缩窄，所以能够更进一步抑制噪声光进入到第I滤光区域。
[0016]另外，第I滤光区域中的腔层和第2滤光区域中的腔层也可以连续地形成。根据该结构，能够使腔层在强度上和特性上都稳定化。
[0017]另外，第I滤光区域中的第I镜层和第2滤光区域中的第I镜层也可以连续地形成，第I滤光区域中的第2镜层和第2滤光区域中的第2镜层连续地形成。根据该结构，能够使第I和第2镜层在强度上和特性上都稳定化。
[0018]另外，第2滤光区域在从与受光面平行的方向观察的情况下也可以包含第I滤光区域。根据该结构，即使沿着与受光面垂直的方向作用任何的外力，该外力也被第2滤光区域阻止，能够防止对第I滤光区域施加损伤。
[0019]另外，规定的方向也可以为与受光面垂直的方向。根据该结构，能够使分光传感器的构造简化。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，能够提供能够防止使应入射到光检测基板的受光面的光透过的滤光区域的滤光特性劣化，并且能够抑制噪声光进入到该滤光区域的分光传感器。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1是本发明的第I实施方式的分光传感器的纵截面图。
[0023]图2是沿图1的II 一 II线的部分截面图。
[0024]图3是图1的分光传感器的垫片部的周边部分的放大纵截面图。
[0025]图4是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0026]图5是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0027]图6是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0028]图7是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0029]图8是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0030]图9是用于说明图1的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0031]图10是图1的分光传感器的变形例的纵截面图。
[0032]图11是图1的分光传感器的变形例的纵截面图。
[0033]图12是本发明的第2实施方式的分光传感器的纵截面图。
[0034]图13是用于说明图12的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0035]图14是用于说明图12的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0036]图15是用于说明图12的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0037]图16是用于说明图12的分光传感器的制造方法的纵截面图。
[0038]图17是图12的分光传感器的变形例的纵截面图。
[0039]图18是图12的分光传感器的变形例的纵截面图。
[0040]图19是本发明的其它的实施方式的分光传感器的纵截面图。
[0041]图20是沿图19的XX - XX线的部分截面图。

【具体实施方式】
[0042]以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。其中，在各图中，对相同或相当部分标注相同符号，省略重复的说明。
[0043][第I实施方式]
[0044]如图1所示，第I实施方式的分光传感器IA包括干涉滤光部20A、光检测基板30、以及收纳干涉滤光部20A和光检测基板30的封装体(package) 2。封装体2由树脂等形成为长方体箱状，在高度方向上的一侧(相对于干涉滤光部20A和光检测基板30的光的入射侦U开口。此外，在以下的说明中，将封装体2的长度方向设为X轴方向，将封装体2的宽度方向设为Y轴方向，将封装体2的高度方向设为Z轴方向。
[0045]光检测基板30在封装体2内被固定在底壁2a上。干涉滤光部20A经由耦合层3而被接合于光检测基板30上。在干涉滤光部20A上形成有光学滤光层(光学滤光部)4，在光学滤光层4上形成有保护膜5。作为一个例子，耦合层3为通过作为原料气体使用了TEOS (Tetraethyl Orthosilicate (原娃酸四乙酯),Tetraethoxysilane (正娃酸乙脂))的成膜处理形成的硅氧化膜，其厚度为数十nm?数十μπι左右。另外，光学滤光层4是电介质多层膜或有机彩色滤光器(彩色抗蚀剂)，其厚度为数十nm?数十μπι左右。另外，保护膜5由S12等构成，其厚度为数十nm?数十μ m左右。
[0046]光检测基板30为具有以X轴方向为长边方向且以Z轴方向为厚度方向的矩形板状的半导体基板31的半导体受光元件。在半导体基板31中在包含一侧的表面31a的部分形成有受光部32。受光部32为在Y轴方向上延伸的线状的光电二极管沿X轴方向一维排列而成的光电二极管阵列。受光部32具有透过了干涉滤光部20A的光进行入射的受光面32a，光检测基板30被构成为对入射到受光面32a的光进行检测。作为一个例子，半导体基板31的厚度为数十μ m?数百μπι左右。另外，受光部32的X轴方向的长度为数百μπι?数十mm左右,受光部32的Y轴方向的宽度为数μ m?数十mm左右。此外,光检测基板30也可以为其它的半导体受光元件(C-M0S图像传感器、CCD图像传感器、红外线图像传感器坐')
寸/ ο
[0047]在半导体基板31的表面31a形成有用于对受光部32输入输出电信号的配线33的垫片(pad)部33a。再有，在半导体基板31的表面31a以覆盖受光部32和配线33的方式形成有保护膜34，在保护膜34上形成有干涉滤光部20A侧的表面通过CMP (ChemicalMechanical Polishing(化学机械抛光))而被平坦化了的平坦化层35。作为一个例子，保护膜34由S12等构成，其厚度为数十nm?数十ym左右。另外，平坦化层35由S12等构成，其厚度为数十nm?数十μ m左右。
[0048]干涉滤光部20A具有腔(cavity)层21以及隔着腔层21相对的第I以及第2镜层22、23。干涉滤光部20A是根据入射位置选择性地使规定的波长范围的光从第I镜层22侧透过至第2镜层23侧的LVF(Linear Variable Filter (线性可变滤光器))。作为一个例子，腔层21为通过硅的热氧化处理而形成的硅氧化膜(S12膜)，其厚度为数十nm?数十 μπι 左右。另外，各镜层 22,23 为由 Si02、SiN、Ti02、Ta205、Nb2O5'Al203、MgF2、S1、Ge 等的电介质多层膜构成的DBR(Distributed Bragg Reflector (分布布拉格反射))层,其厚度为数十nm?数十μ m左右。
[0049]如图1和图2所示,干涉滤光部20A包括第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26。第I滤光区域24在从Z轴方向(与受光面32a垂直的方向)观察的情况下，与光检测基板30的受光面32a对应。S卩，第I滤光区域24和受光面32a形成为在从Z轴方向观察的情况下它们的一方包含另一方(包括X轴方向的长度和Y轴方向的宽度的至少一方相互相等的情况)。在从Z轴方向观察的情况下，第2滤光区域25经由连接区域26而以环状(在此，矩形环状)包围第I滤光区域24。另外，在从与Z轴方向垂直的方向(与受光面32a平行的方向)观察的情况下，第2滤光区域25包含第I滤光区域24。作为一个例子，连接区域26的宽度为数μπι?Imm左右。
[0050]如图1所示，第I滤光区域24中的腔层21的表面21a与XY平面平行。另一方面，第I滤光区域24中的腔层21的背面21b以X轴方向上的背面21b的一端21c与X轴方向上的背面21b的另一端21d相比更加从包含受光面32a的平面(例如，半导体基板31的表面31a)离开的方式相对于XY平面倾斜。作为一个例子，第I滤光区域24中的腔层21的厚度朝向X轴方向上的一侧在数十nm?数μπι左右的范围内逐渐减少。
[0051]第2滤光区域25中的腔层21的表面21a和背面21b与XY平面平行。从包含受光面32a的平面至第2滤光区域25中的腔层21的表面21a为止的Z轴方向上的距离(以下，在单单称为“距离”的情况下是指“Z轴方向上的距离”)，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的表面21a为止的距离相等。另一方面，从包含受光面32a的平面至第2滤光区域25中的腔层21的背面21b为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的背面21b的另一端21d为止的距离相等。作为一个例子，第2滤光区域25中的腔层21的厚度为700nm左右。
[0052]连接区域26中的腔层21的表面21a和背面21b与XY平面平行。从包含受光面32a的平面至连接区域26中的腔层21的表面21a为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的表面21a为止的距离相等。另一方面，从包含受光面32a的平面至连接区域26中的腔层21的背面21b为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的背面21b的一端21c为止的距离相等。作为一个例子，连接区域26中的腔层21的厚度为500nm左右。
[0053]如以上所述，腔层21遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26连续地形成。再有，第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26中的腔层21的表面21a成为同一面。另一方面，在第I滤光区域24中的腔层21的背面21b和连接区域26中的腔层21的背面21b之间形成有具有在一端21c成为最小(在此为O)且在另一端21d成为最大的高度的台阶差。另外，在第2滤光区域25中的腔层21的背面21b和连接区域26中的腔层21的背面21b之间形成有具有固定的高度的台阶差。
[0054]另外，第I镜层22遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26连续地形成在腔层21的表面21a。另一方面，第2镜层23遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26连续地形成在腔层21的背面21b和台阶差的纵面(立起面)。再有，在第I滤光区域24中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离变化。另外，在第2滤光区域25中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离固定。
[0055]如图1和图2所示，光检测基板30所具有的配线33的垫片部33a以从Z轴方向观察时包含于第2滤光区域25的方式在半导体基板31的表面31a形成有多个。更具体来说，垫片部33a在X轴方向上的表面31a的两端区域的各个沿Y轴方向并列设置有多个。如图1和图3所示，在第2滤光区域25，针对各垫片部33a形成有多个用于使垫片部33a露出至外部的贯通孔6。各贯通孔6沿Z轴方向贯通保护膜34、平坦化层35、耦合层3、第2滤光区域25 (即，腔层21以及第I和第2镜层22、23)、光学滤光层4、以及保护膜5，使垫片部33a的一部分(也可以为全部)露出至外部。此外，在图1和图3中，纵横比不同，但这是为了在图1中强调各层的厚度，与图1相比图3更接近实际的纵横比。此外，在图1?图3的结构中，保护膜34的开口边缘与其它的层(平坦化层35、耦合层3、第2滤光区域25、光学滤光层4和保护膜5)的开口边缘相比更位于外侧，但在从Z轴方向观察的情况下，保护膜34的开口边缘也可以处于与其它的层的开口边缘相同的位置。
[0056]在各垫片部33a，经由贯通孔6而连接有电线7。作为一个例子，电线7由Au构成，其一端的珠部7a—边被赋予超声波振动一边被热压接到垫片部33a的表面。为了防止由于珠部7a的接触而对第2滤光区域25等施加损伤，在贯通孔6的内面和珠部7a之间设置有间隙。电线7的另一端经由封装体2的底壁2a而与设置在底壁2a的外面的安装用的垫片部8连接。
[0057]在如以上所述构成的分光传感器IA中，如果光经由封装体2的开口而入射到封装体2内，则在透过了保护膜5的光中仅应入射到干涉滤光部20A的第I滤光区域24的规定的波长范围的光被光学滤光层4透过。此时，透过光学滤光层4的光的波长范围和透过干涉滤光部20A的第2滤光区域25的光的波长范围相互不同。作为一个例子，透过光学滤光层4的光的波长范围为800nm?lOOOnm，透过第2滤光区域25的光的波长范围为800nm以下和100nm以上。
[0058]在透过了光学滤光层4的光入射到第I滤光区域24时，在第I滤光区域24中，规定的波长范围的光根据入射位置被选择性地透过。然后，透过了第I滤光区域24的光透过耦合层3、平坦化层35和保护膜34，入射到光检测基板30的受光面32a。此时，入射到光检测基板30的受光部32的各通道的光的波长根据入射位置上的腔层21的厚度以及第I和第2镜层22、23的材料和厚度，被唯一决定。由此，光检测基板30中，在受光部32的每个通道中检测不同的波长的光。
[0059]如以上说明的那样，在分光传感器IA中，使应入射到光检测基板30的受光面32a的光透过的第I滤光区域24，在从Z轴方向观察的情况下，由环状的第2滤光区域25包围。由此，第I滤光区域24由第2滤光区域25而被保护，所以，能够防止第I滤光区域24的滤光特性劣化。此外，也能够保护光检测基板30中的受光部32周围的区域。并且，用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6针对各垫片部33a，在第2滤光区域25上被形成有多个。由此，在从Z轴方向观察的情况下，在通过贯通孔6的内侧的第I滤光区域24周围的环状的区域，第2滤光区域25的一部分连续存在(参照图2)。再有，在相邻的贯通孔6、6间的区域也存在第2滤光区域25的一部分(参照图2)。即使形成用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6，该第2滤光区域25的一部分也能够作为滤光器而适当地发挥作用，能够抑制噪声光进入到第I滤光区域24。
[0060]另外，在第2滤光区域25中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离固定。由此，能够透过第2滤光区域25的光的波长范围被进一步缩窄，所以能够更进一步抑制各种波长的噪声光进入到第I滤光区域24。
[0061]另外，设置有不仅使入射到第I滤光区域24的光并且使入射到第2滤光区域25的光透过的光学滤光层4，但是，透过光学滤光层4的光的波长范围和透过第2滤光区域25的光的波长范围相互不同。由此，光学滤光层4和第2滤光区域25协同作用，能够透过光学滤光层4和第2滤光区域25的双方的光的波长范围被更加缩窄，所以，能够更进一步抑制噪声光进入到第I滤光区域24。
[0062]另外，第I滤光区域24中的腔层21和第2滤光区域25中的腔层21连续地形成。由此，能够使腔层21在强度上和在特性上都稳定化。
[0063]另外，第I滤光区域24中的第I镜层22和第2滤光区域25中的第I镜层22连续地形成，第I滤光区域24中的第2镜层23和第2滤光区域25中的第2镜层23连续地形成。由此，能够使第I和第2镜层22、23在强度上和在特性上都稳定化。
[0064]另外，在从与Z轴方向垂直的方向观察的情况下，第2滤光区域25包含第I滤光区域24。由此，即使沿着Z轴方向作用任何的外力，该外力也被第2滤光区域25阻止，能够防止对第I滤光区域24产生损伤。
[0065]接着，对上述的分光传感器IA的制造方法进行说明。此外，以下的各工序，也可以使用形成有多个与分光传感器IA对应的部件的晶片进行实施，在该情况下，最后，按分光传感器IA对晶片进行切割，并单片化成接合有干涉滤光部20A的光检测基板30。
[0066]首先，如图4的(a)所不,对娃基板50的一个主面50a和另一个主面50b实施热氧化处理，从而在由娃构成的处理基板51的一个主面51a和另一个主面51b形成娃氧化膜52，使在处理基板51的一个主面51a或另一个主面51b形成的硅氧化膜52为表面层53。在此，使在处理基板51的一个主面51a形成的硅氧化膜52为表面层53。
[0067]接着，如图4的(b)所示，在表面层53上涂布抗蚀剂层54，如图5的(a)所示，为了通过蚀刻形成腔层21而对抗蚀剂层54进行图案化。接着，如图5的(b)所示，以抗蚀剂层54为掩膜，通过对设置在处理基板51上的表面层53进行蚀刻(回蚀)，从而形成腔层21。
[0068]接着，如图6的(a)所示，在腔层21上形成第2镜层23。在形成第2镜层23时，通过离子镀法、蒸镀法、溅射法等进行成膜，根据需要，利用光刻和剥离、或者蚀刻进行图案化。接着，如图6的(b)所示，以覆盖第2镜层23的方式形成硅氧化膜，通过CMP使其表面平坦化而形成耦合层3。
[0069]接着，如图7的(a)所示，在光检测基板30的平坦化层35的表面上直接键合(表面活性化接合等)耦合层3的表面。接着，如图7的(b)所示，通过实施研削、研磨、蚀刻等，将硅氧化膜52和处理基板51除去。
[0070]接着，如图8的(a)所示，在通过将处理基板51除去而露出的腔层21上，通过与第2镜层23同样的方法形成第I镜层22。由此，第I镜层22和第2镜层23隔着腔层21而相对，形成干涉滤光部20A。
[0071]接着，如图8的(b)所示，在第I镜层22上形成光学滤光层4，如图9的(a)所示，在光学滤光层4上形成保护膜5。在由电介质多层膜形成光学滤光层4的情况下，通过离子镀法、蒸镀法、溅射法等进行成膜和通过光刻和剥离、或者蚀刻进行图案化。另外，在由有机彩色滤光器形成光学滤光层4的情况下，以光致抗蚀剂的方式通过曝光、显影等进行图案化。
[0072]接着，如图9的(b)所示，在光检测基板30的与垫片部33a对应的部分实施蚀刻，形成贯通孔6。接着，如图1所示，将接合有干涉滤光部20A的光检测基板30固定在封装体2的底壁2a。接着，经由贯通孔6将电线7的一端连接于垫片部33a，并且经由封装体2的底壁2a将电线7的另一端连接于垫片部8，获得分光传感器1A。
[0073]此外，在第I实施方式的分光传感器IA中，如图10所示，也可以在封装体2的开口安装光透过基板11。作为一个例子，光透过基板11由玻璃等构成，其厚度为数百μπι?数mm左右。另外，也可以在光透过基板11的表面Ila或背面Ilb的至少一方形成光学滤光层4。在该情况下，也可以在第I镜层22上不形成光学滤光层4。再有，作为光透过基板11的材料，可以使用使规定的波长范围的光透过的颜色玻璃或滤光玻璃。
[0074]另外，如图11所示，形成有光学滤光层4的光透过基板11也可以通过光学树脂材料等或者通过直接键合而被接合于保护膜5上。在该情况下，也可以不在第I镜层22上形成光学滤光层4。再有，在光检测基板30和干涉滤光部20A与封装体2的侧壁的内面之间，也可以填充光吸收性的树脂材料12。根据该结构，能够更加可靠地防止噪声光进入到第I滤光区域24内。另外，在分光传感器IA的所有的方式中，也可以不形成保护膜5。
[0075][第2实施方式]
[0076]如图12所示，第2实施方式的分光传感器1B，主要在干涉滤光部20B的结构方面，与第I实施方式的分光传感器IA不同。下面，以干涉滤光部20B的结构为中心，对第2实施方式的分光传感器IB进行说明。
[0077]在分光传感器IB中，干涉滤光部20B被形成在光检测基板30的平坦化层35上。干涉滤光部20B具有腔层21以及隔着腔层21相对的第I和第2镜层22、23。干涉滤光部20B是根据入射位置选择性地使规定的波长范围的光从第I镜层22侧透过至第2镜层23侧的LVF。
[0078]干涉滤光部20B具有第I滤光区域24、第2滤光区域25、和连接区域26。在从Z轴方向观察的情况下，第I滤光区域24与光检测基板30的受光面32a对应。在从Z轴方向观察的情况下，第2滤光区域25经由连接区域26以环状包围第I滤光区域24。另外，在从与Z轴方向垂直的方向观察的情况下，第2滤光区域25包括第I滤光区域24。
[0079]第I滤光区域24中的腔层21的表面21a以X轴方向上的表面21a的一端21e与X轴方向上的表面21a的另一端21f相比更加从包含受光面32a的平面离开的方式相对于XY平面倾斜。另一方面，第I滤光区域24中的腔层21的背面21b与XY平面平行。
[0080]第2滤光区域25中的腔层21的表面21a和背面21b与XY平面平行。从包含受光面32a的平面至第2滤光区域25中的腔层21的表面21a为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的表面21a的一端21e为止的距离相等。另一方面，从包含受光面32a的平面至第2滤光区域25中的腔层21的背面21b为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的背面21b为止的距离相等。作为一个例子，第2滤光区域25中的腔层21的厚度为700nm左右。
[0081]连接区域26中的腔层21的表面21a和背面21b与XY平面平行。从包含受光面32a的平面至连接区域26中的腔层21的表面21a为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的表面21a的另一端21f为止的距离相等。另一方面，从包含受光面32a的平面至连接区域26中的腔层21的背面21b为止的距离，与从包含受光面32a的平面至第I滤光区域24中的腔层21的背面21b为止的距离相等。作为一个例子，连接区域26中的腔层21的厚度为500nm左右。
[0082]如以上所述，腔层21遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26连续地形成。再有，在第I滤光区域24中的腔层21的表面21a和连接区域26中的腔层21的表面21a之间，形成有具有在一端21e成为最大且在另一端21f成为最小(在此为O)的高度的台阶差。另外，在第2滤光区域25中的腔层21的表面21a和连接区域26中的腔层21的表面21a之间，形成有具有固定的高度的台阶差。另一方面，第I滤光区域24、第2滤光区域25以及连接区域26中的腔层21的背面21b成为同一面。
[0083]另外，第I镜层22遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25以及连接区域26连续地形成在腔层21的表面21a以及台阶差的纵面。另一方面，第2镜层23遍及第I滤光区域24、第2滤光区域25和连接区域26连续地形成在腔层21的背面21b。再有，在第I滤光区域24中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离变化。另外，在第2滤光区域25中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离固定。
[0084]在第2滤光区域25，针对各垫片部33a形成有多个用于使垫片部33a露出至外部的贯通孔6。各贯通孔6沿Z轴方向贯通保护膜34、平坦化层35、第2滤光区域25(即，腔层21以及第I和第2镜层22、23)、光学滤光层4、以及保护膜5，使垫片部33a的一部分(也可以为全部)露出至外部。此外，在从Z轴方向观察的情况下，保护膜34的开口边缘也可以处于与其它的层(平坦化层35、稱合层3、第2滤光区域25、光学滤光层4和保护膜5)的开口边缘相同的位置。
[0085]在如以上所述构成的分光传感器IB中，如果光经由封装体2的开口而入射到封装体2内，则在透过了保护膜5的光之中仅应入射到干涉滤光部20B的第I滤光区域24的规定的波长范围的光被光学滤光层4透过。此时，透过光学滤光层4的光的波长范围和透过干涉滤光部20B的第2滤光区域25的光的波长范围相互不同。
[0086]在透过了光学滤光层4的光入射到第I滤光区域24时，在第I滤光区域24中，根据入射位置选择性地透过规定的波长范围的光。然后，透过了第I滤光区域24的光透过平坦化层35和保护膜34，入射到光检测基板30的受光面32a。此时，入射到光检测基板30的受光部32的各通道的光的波长根据入射位置上的腔层21的厚度以及第I和第2镜层22，23的材料和厚度，被唯一决定。由此，在光检测基板30中，在受光部32的每个通道中检测不同的波长的光。
[0087]如以上说明的那样，在分光传感器IB中，使应入射到光检测基板30的受光面32a的光透过的第I滤光区域24，在从Z轴方向观察的情况下，由环状的第2滤光区域25包围。由此，第I滤光区域24由第2滤光区域25而被保护，所以，能够防止第I滤光区域24的滤光特性劣化。此外，也能够保护光检测基板30中的受光部32周围的区域。并且，用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6针对各垫片部33a在第2滤光区域25形成有多个。由此，在从Z轴方向观察的情况下，在通过贯通孔6的内侧的第I滤光区域24周围的环状的区域，第2滤光区域25的一部分连续存在。再有，在相邻的贯通孔6、6间的区域也存在第2滤光区域25的一部分。因此，即使形成用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6，该第2滤光区域25的一部分也能够作为滤光器而适当地发挥作用，能够抑制噪声光进入到第I滤光区域24。
[0088]另外，在第2滤光区域25中，第I镜层22和第2镜层23之间的距离固定。由此，能够透过第2滤光区域25的光的波长范围被进一步缩窄，所以能够更进一步抑制各种波长的噪声光进入到第I滤光区域24。
[0089]另外，设置有不仅使入射到第I滤光区域24的光并且使入射到第2滤光区域25的光透过的光学滤光层4，但是，透过光学滤光层4的光的波长范围和透过第2滤光区域25的光的波长范围相互不同。由此，光学滤光层4和第2滤光区域25协同作用，能够透过光学滤光层4和第2滤光区域25的双方的光的波长范围被更加缩窄，所以，能够更进一步抑制噪声光进入到第I滤光区域24。
[0090]另外，第I滤光区域24中的腔层21和第2滤光区域25中的腔层21连续地形成。由此，能够使腔层21在强度上和在特性上都稳定化。
[0091]另外，第I滤光区域24中的第I镜层22和第2滤光区域25中的第I镜层22连续地形成，第I滤光区域24中的第2镜层23和第2滤光区域25中的第2镜层23连续地形成。由此，能够使第I镜层和第2镜层22、23在强度上和在特性上都稳定化。
[0092]另外，在从与Z轴方向垂直的方向观察的情况下，第2滤光区域25包含第I滤光区域24。由此，即使沿着Z轴方向作用任何的外力，该外力也被第2滤光区域25阻止，能够防止对第I滤光区域24施加损伤。
[0093]接着，对上述的分光传感器IB的制造方法进行说明。此外，以下的各工序，可以使用形成有多个与分光传感器IB对应的部件的晶片进行实施，在该情况下，最后，按分光传感器IA对晶片进行切割，并单片化成接合有干涉滤光部20B的光检测基板30。
[0094]首先，如图13的(a)所示，在光检测基板30的平坦化层35的表面形成第2镜层23。在形成第2镜层23时，通过离子镀法、蒸镀法、溅射法等进行成膜，根据需要，利用光刻和剥离、或者蚀刻进行图案化。接着，如图13的(b)所示，在第2镜层23上形成硅氧化膜52，根据需要，通过CMP使其表面平坦化。
[0095]接着，如图14的(a)所示，在硅氧化膜52上涂布抗蚀剂层54，为了通过蚀刻形成腔层21而对抗蚀剂层54进行图案化。接着，如图14的(b)所示，以抗蚀剂层54为掩膜，对硅氧化膜52进行蚀刻(回蚀)，从而形成腔层21。
[0096]接着，如图15的(a)所示，在腔层21上，通过与第2镜层23同样的方法形成第I镜层22。由此，第I镜层22和第2镜层23隔着腔层21而相对，形成干涉滤光部20B。接着，如图15的(b)所示，在第I镜层22上形成光学滤光层4，如图16的(a)所示，在光学滤光层4上形成保护膜5。
[0097]接着，如图16的(b)所示，对光检测基板30的与垫片部33a对应的部分实施蚀刻，从而形成贯通孔6。接着，如图12所示，将形成有干涉滤光部20B的光检测基板30固定在封装体2的底壁2a。接着，经由贯通孔6将电线7的一端连接于垫片部33a，并且经由封装体2的底壁2a将电线7的另一端连接于垫片部8，获得分光传感器1B。
[0098]此外,在第2实施方式的分光传感器IB中，与第I实施方式的分光传感器IA同样，如图17所示，也可以在封装体2的开口安装光透过基板11。另外，也可以在光透过基板11的表面Ila或背面Ilb的至少一方形成光学滤光层4。在该情况下，也可以在第I镜层22上不形成光学滤光层4。再有，作为光透过基板11的材料，可以使用使规定的波长范围的光透过的颜色玻璃或滤光玻璃。
[0099]另外，如图18所示，形成有光学滤光层4的光透过基板11也可以通过光学树脂材料41而被接合于保护膜5上。在该情况下，也可以不在第I镜层22上形成光学滤光层4。再有，在光检测基板30和干涉滤光部20B与封装体2的侧壁的内面之间，也可以填充光吸收性的树脂材料12。根据该结构，能够更加可靠地防止噪声光进入到第I滤光区域24内。另外，在分光传感器IB的所有的方式中，也可以不形成保护膜5。此外，如图12所示，形成于连接区域26的槽被保护膜5埋没，如图18所示，也可以不被保护膜5埋没。
[0100]以上，对本发明的第I和第2实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的第I和第2实施方式。例如，分光传感器的各构成部件的材料和形状不限定于上述的材料和形状，能够应用各种材料和形状。作为其一个例子，腔层的材料也可以为Ti02、Ta205、SiN、S1、Ge、Al203、光透过性树脂等。另外，第I镜层和第2镜层的材料也可以为由Al、Au、Ag等构成的厚度为数nm?数μ m的金属膜。另外，分光传感器的各构成部件的尺寸也是一个例子。另外，在本发明和本实施方式中，所谓“固定”，是指不仅包括完全固定的情况而且也包含在制造误差等的范围内大致固定的情况。对于“相同”、“平行”、“垂直”、“相等”、“同一面”等也相同。
[0101]另外，在干涉滤光部的第I滤光区域中，腔层的厚度也可以二维地变化(不仅在X轴方向上也在Y轴方向上变化)，或者，也可以阶段状地变化。另外，光检测基板不限定于一维传感器，也可以为二维传感器。另外，光检测基板也可以为背面入射型的半导体受光元件。
[0102]另外，在干涉滤光部，也可以不形成连接区域，第I滤光区域和将其包围的第2滤光区域直接地连接。另外，在第2滤光区域的周围，也可以形成第I镜层和第2镜层之间的距离不固定的区域或者未形成有第I和第2镜层的区域。
[0103]另外，干涉滤光部也可以具有多个第I滤光区域。在该情况下，第2滤光区域可以以针对一个第I滤光区域包围该一个第I滤光区域的方式形成，或者，也可以以针对多个第I滤光区域包围该多个第I滤光区域的方式形成。
[0104]另外，用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6也可以针对多个垫片部33a，在第2滤光区域25上被形成。即，一个贯通孔6也可以使多个垫片部33a露出至外部。在该情况下，在通过贯通孔6的内侧的第I滤光区域24周围的环状的区域，第2滤光区域25的一部分连续存在。因此，即使形成用于连接垫片部33a和电线7的贯通孔6，该一部分也能够作为滤光器而适当地发挥作用，能够抑制噪声光进入到第I滤光区域24。
[0105]另外，对于光检测基板和干涉滤光部的接合而言，可以应用利用光学树脂材料进行的接合或分光传感器的外缘部中的接合。利用光学树脂材料进行的接合中，作为光学树脂材料的材料，能够使用环氧类、丙烯酸类、硅酮类的有机材料、或者由有机无机构成的混合材料的光学树脂。另外，在分光传感器的外缘部中的接合中，能够通过间隔器(spacer)保持缝隙并通过低融点玻璃或焊料等进行接合。在该情况下，由接合部包围的区域可以为空气缝隙，或者，也可以在该区域填充光学树脂材料。
[0106]另外，干涉滤光部也可以具有:在从与光检测基板的受光面交叉的规定的方向观察的情况下，与受光面对应的第I滤光区域；以及在从该规定的方向观察的情况下，包围第I滤光区域的环状的第2滤光区域。再有，光检测基板所具有的配线的垫片部也可以以从该规定的方向观察时包含于第2滤光区域的方式设置有多个。但是，如果使该规定的方向为与光检测基板的受光面垂直的方向，则能够使分光传感器的构造简化。
[0107]另外，在光检测基板30中，也可以在与平坦化层35同样的范围，形成保护膜34，使保护膜34作为平坦化层而发挥作用。在该情况下，不需要另外设置平坦化层35。另外，对于形成在干涉滤光部20A、20B上的光学滤光层4和保护膜5，也可以使保护膜5形成在干涉滤光部20A、20B侧，在该保护膜5上形成光学滤光层4。另外，也可以使第2滤光区域25形成得比第I滤光区域24薄。另外，在光检测基板30的受光面32a和第2镜层23之间，也可以设置防止入射到受光面32a的光的反射的反射防止膜。作为一个例子，反射防止膜为由A1203、T12, Ta2O5, S12, SiN, MgF2等构成的单层膜或者叠层膜，其厚度为数十nm?数十ym左右。保护膜34或平坦化层35也可以为作为反射防止膜而发挥功能的膜。另外，替代这样的反射防止膜，也可以在光检测基板30的干涉滤光部20A、20B侧的表面实施防止入射到受光面32a的光的反射的反射防止处理。作为反射防止处理的一个例子，存在黑硅加工等的粗面化处理或纳米柱结构。根据这些反射防止膜或反射防止处理，能够抑制第2镜层23和光检测基板30的受光面32a之间的光的多重反射和干涉所引起的杂散光的产生，能够实现滤光特性的进一步的提高。
[0108]另外，如图19和图20所示，腔层21也可以具有沿着其外缘形成的外缘部21g。外缘部21g形成为比第2滤光区域25和连接区域26中的腔层21薄。作为一个例子，第2滤光区域25中的腔层21的厚度为700nm左右，连接区域26中的腔层21的厚度为500nm左右，与此相对，外缘部21g的厚度为400nm?500nm左右。另外，外缘部21g的宽度为50 μ m以下。根据这样的外缘部21g，起到如下的效果。即，在外缘部21g的两侧也形成第I和第2镜层22、23，所以，进一步限制透过第2滤光区域25的外侧的光，能够抑制成为杂散光。另夕卜，在对形成有多个与分光传感器1A、1B对应的部件的晶片进行切割的情况下，切割线通过光刻和蚀刻形成。在腔层21薄的部分(外缘部21g)和厚的部分(第2滤光区域25中的腔层21)，反射光或透过光的颜色不同。或者，光在腔层21薄的部分和厚的部分的边缘较强地散射。由此，能够明确地区分(识别)切割线。
[0109]另外，分光传感器能够构成为SMD (Surface Mount Device (表面安装装置))、CSP (Chip Size Package (芯片尺寸封装))、BAG (Ball Grid Array (球状矩阵排列))、COB (Chip On Board (板上芯片))、C0F (Chip On Film(覆晶薄膜))、C0G(Chip On Glass (?晶玻璃))等。
[0110]产业上的可利用性
[0111]根据本发明，能够提供一种分光传感器，该分光传感器能够防止使应入射到光检测基板的受光面的光透过的滤光区域的滤光特性劣化，并且，能够抑制噪声光进入到该滤光区域。
[0112]符号的说明
[0113]1A、IB…分光传感器；4…光学滤光层(光学滤光部);6…贯通孔；7…电线；20A、20B…干涉滤光部；21...腔层；22...第I镜层；23...第2镜层；24...第I滤光区域；25...第2滤光区域；30...光检测基板；32a…受光面；33...配线；33a…垫片部。
【权利要求】
1.一种分光传感器，其特征在于， 包括: 干涉滤光部，其具有腔层以及隔着所述腔层相对的第I和第2镜层，根据入射位置选择性地使规定的波长范围的光从所述第I镜层侧透过至所述第2镜层侧；以及 光检测基板，其具有透过了所述干涉滤光部的光进行入射的受光面，对入射到所述受光面的光进行检测， 所述干涉滤光部包括: 在从与所述受光面交叉的规定的方向观察的情况下，与所述受光面对应的第I滤光区域；以及 在从所述规定的方向观察的情况下，包围所述第I滤光区域的环状的第2滤光区域，所述光检测基板所具有的配线的垫片部以在从所述规定的方向观察的情况下包含于所述第2滤光区域的方式设置有多个， 在所述第2滤光区域，形成有用于使所述垫片部露出至外部的贯通孔， 在所述垫片部的各个，经由所述贯通孔而连接有电线。
2.如权利要求1所述的分光传感器，其特征在于， 所述贯通孔针对各所述垫片部，被形成有多个。
3.如权利要求1或2所述的分光传感器，其特征在于， 所述第I滤光区域中，所述第I镜层和所述第2镜层之间的所述规定的方向上的距离变化， 所述第2滤光区域中，所述第I镜层和所述第2镜层之间的所述规定的方向上的距离固定。
4.如权利要求1?3中任一项所述的分光传感器,其特征在于， 还包括至少使入射到所述第2滤光区域的光透过的光学滤光部， 透过所述光学滤光部的光的波长范围和透过所述第2滤光区域的光的波长范围彼此不同。
5.如权利要求1?4中任一项所述的分光传感器,其特征在于， 所述第I滤光区域中的所述腔层和所述第2滤光区域中的所述腔层连续地形成。
6.如权利要求1?5中任一项所述的分光传感器,其特征在于， 所述第I滤光区域中的所述第I镜层和所述第2滤光区域中的所述第I镜层连续地形成， 所述第I滤光区域中的所述第2镜层和所述第2滤光区域中的所述第2镜层连续地形成。
7.如权利要求1?6中任一项所述的分光传感器,其特征在于， 所述第2滤光区域在从与所述受光面平行的方向观察的情况下包含所述第I滤光区域。
8.如权利要求1?7中任一项所述的分光传感器,其特征在于， 所述规定的方向为与所述受光面垂直的方向。
【文档编号】G01J3/36GK104272069SQ201380023041
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】笠原隆, 柴山胜己 申请人:浜松光子学株式会社