專利名稱：分光傳感器以及角度限制濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種分光傳感器以及角度限制濾光器。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域中，為了實(shí)施對對象物的診斷和檢查而使用分光傳感器。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域中，使用利用血紅素的光吸收而對血氧飽和度進(jìn)行測定的脈搏氧飽和度儀。此外，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，使用利用糖分的光吸收而對果實(shí)的糖度進(jìn)行測定的糖度計(jì)。下述的專利文獻(xiàn)I中，公開了ー種光譜成像傳感器，其通過對干渉濾光片和光電轉(zhuǎn)換元件之間進(jìn)行光學(xué)連接的光纖而對入射角度進(jìn)行限制，從而對向光電轉(zhuǎn)換元件的透過波長頻帶進(jìn)行限制。但是，現(xiàn)有的分光傳感器中，存在難以實(shí)現(xiàn)小型化的課題。因此，難以將傳感器在所需位置處設(shè)置多個(gè)、或進(jìn)行常時(shí)設(shè)置等。專利文獻(xiàn)I :日本特開平6-129908號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為鑒于如上所述的技術(shù)課題而完成的。本發(fā)明的幾個(gè)方式涉及使分光傳感器以及角度限制濾光器小型化的內(nèi)容。本發(fā)明的幾個(gè)方式中，角度限制濾光器包括第一遮光層，其包含第一遮光性材料，且設(shè)置有第一開ロ部；第二遮光層，其包含第二遮光性材料，且位于至少部分包圍第一遮光層的區(qū)域內(nèi)；第三遮光層，其包含第一遮光性材料，且設(shè)置有至少部分與第一開ロ部重合的第二開ロ部，并且位于第一遮光層的上方；第四遮光層，其包含第二遮光性材料，并且位于至少部分包圍第三遮光層的區(qū)域內(nèi)且第二遮光層的上方。根據(jù)該方式，通過由遮光層來形成光路的結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)微細(xì)的圖案的形成，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)小型的角度限制濾光器的制造。此外，由于在包圍第一遮光層的區(qū)域以及包圍第三遮光層的區(qū)域內(nèi)分別具有第二遮光層以及第四遮光層，因此能夠?qū)崿F(xiàn)表面的平坦性較高的角度限制濾光器的制造。在上述的方式中，優(yōu)選為，第一遮光層與第二遮光層的端面相接，并且第三遮光層與第四遮光層的端面相接。根據(jù)該方式，能夠抑制光從第一遮光層和第二遮光層之間、以及第三遮光層和第四遮光層之間穿過的情況。此外，在這些遮光層為導(dǎo)體的情況下，能夠在這些遮光層之間實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。在上述的方式中，優(yōu)選為，第一遮光層設(shè)置有多個(gè)第一開ロ部，且包括第一部分，其位于鄰接的兩個(gè)第一開ロ部之間；第二部分，其位于第一部分以及多個(gè)第一開ロ部的第ニ遮光層側(cè)、，并且，第二遮光層的端面位于第一遮光層的第二部分的寬度的中央，且被第一遮光層覆蓋。根據(jù)該方式，由于第二遮光層的端面位于第一遮光層的第二部分的寬度的中央，因此能夠防止第二遮光層露出于光路內(nèi)。此外，在這些遮光層為導(dǎo)體的情況下，能夠更加可靠地在這些遮光層之間實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。在上述的方式中，還可以采用如下方式，S卩，在第一遮光層和第三遮光層之間空出有間隙，并且第一遮光層和第三遮光層兩者均與第四遮光層的一部分相接。根據(jù)該方式，即使在第一遮光層和第三遮光層之間空出有間隙，也能夠通過使第四遮光層介于兩者之間而實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。在上述的方式中，優(yōu)選為，第一遮光材料的反射率低于第二遮光材料的反射率。此外，優(yōu)選為，第一遮光層以及第三遮光層由反射率低于鋁的物質(zhì)構(gòu)成。根據(jù)該方式，通過由光的反射率較低的物質(zhì)構(gòu)成遮光層，從而能夠減少與光路的壁面碰撞而在光路內(nèi)穿過的光。因此，即使是小型的角度限制濾光器，也能夠使超過限制角度范圍的入射角的光不易在光路內(nèi)穿過。 本發(fā)明的其他的方式中，分光傳感器具備上述的角度限制濾光器；波長限制濾光器，其對能夠穿過角度限制濾光器的光的波長進(jìn)行限制；受光元件，其對穿過了角度限制濾光器以及波長限制濾光器的光進(jìn)行檢測。根據(jù)該方式，由于使用上述的角度限制濾光器，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型的分光傳感器的制造。此外，即使不形成用于使波長限制濾光器傾斜的傾斜結(jié)構(gòu)體，也能夠通過使角度限制濾光器的光路傾斜，而選擇透射光的波長。另外，上方是指，以基板的表面為基準(zhǔn)而與朝向背面的方向相反的方向。


圖I為表示第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的圖。圖2為表示第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的剖視圖。圖3為表示第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器的形成エ序的剖視圖。圖4為表示第二實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及配線層的一部分的剖視圖。圖5為表示第三實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及配線層的一部分的剖視圖。圖6為表示第四實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的俯視圖。圖7為表示第五實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的圖。圖8為表示第五實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的剖視圖。圖9為表示第五實(shí)施方式所涉及的配線層的俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，以下所說明的本實(shí)施方式并不是對權(quán)利要求所記載的本發(fā)明的內(nèi)容不合理地進(jìn)行限定。此外本實(shí)施方式所說明的全部結(jié)構(gòu)并不是作為本發(fā)明的解決方法所必須的。此外對同一結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注同一參照符號并省略說明。I.第一實(shí)施方式圖I為，表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的示意圖。圖I(A)為分光傳感器的俯視圖，圖I(B)為沿著圖I(A)中的B-B線的剖視圖。圖2為，表示第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的剖視圖。圖2相當(dāng)于將圖I(B)所示的包圍線II部分放大后的圖。分光傳感器I具備角度限制濾光器10、波長限制濾光器20和受光元件30(參照圖1(B))。圖I(A)中，省略了波長限制濾光器20。在形成有分光傳感器I的作為半導(dǎo)體基板的P型硅基板3 (參照圖2)上，形成有包括半導(dǎo)體元件40在內(nèi)的電子電路,所述半導(dǎo)體元件40向受光元件30施加預(yù)定的反偏置電壓，或者對基于在受光元件30中產(chǎn)生的光電動(dòng)勢而產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測，并將與該電流的大小對應(yīng)的模擬信號放大且轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過在該半導(dǎo)體元件40上連接配線用的多個(gè)鋁(Al)合金層51b 51f的某ー層，從而實(shí)施電子電路中的半導(dǎo)體元件之間的電連接以及電子電路與外部的電連接。在多個(gè)招合金層51b 51f之間形成有氧化娃層52b 52e,并且在最下層的招合金層51b和半導(dǎo)體元件40之間形成有氧化娃層52a。招合金層51b 51f之間、以及最下層的鋁合金層51b與半導(dǎo)體元件40之間，分別通過導(dǎo)電插塞53a 53e而相連接。導(dǎo)電插塞53a 53e為,在配置了導(dǎo)電插塞53a 53e的位置處,將上下的招合金層51b 51f之間、或者最下層的鋁合金層51b和半導(dǎo)體元件40之間電連接的部件。另外，可以在鋁合金層51b 51f各自的上表面及下表面上形成氮化鈦(TiN)膜，以使鋁合金層51b 51f與導(dǎo)電插塞53a 53e之間的電連接良好。1-1.角度限制濾光器角度限制濾光器10被形成在形成了受光元件30的P型硅基板3上。本實(shí)施方式的角度限制濾光器10中，通過作為多個(gè)遮光層(第一遮光層、第三遮光層、第五遮光層) 的鎢(W)層13b 13e而形成了劃分出光路的壁部。各個(gè)鎢層13b 13e至少具有ー個(gè)開ロ部15。另外，第一遮光層、第三遮光層、第五遮光層并不限定于鎢層13b 13e，還可以通過將要由受光元件30受光的波長的光的反射率低于鋁的反射率，從而實(shí)質(zhì)上不會使將要由受光元件30受光的波長的光透過的物質(zhì)，例如銅、氮化鈦、鈦鎢、鈦、鉭、氮化鉭、鉻、鑰構(gòu)成。此外，在P型硅基板3上，經(jīng)由分別具有透光性(指相對于將要由受光元件30受光的波長的光的透光性。以下相同)的作為絕緣層的氧化硅(SiO2)層12b 12e，而層疊有作為多個(gè)遮光層(第二遮光層、第四遮光層、第六遮光層)的招合金層Ilb Ilf。另外，作為第二遮光層、第四遮光層、第六遮光層，并不限定于鋁合金層lib Hf，還可以形成銅(Cu)合金層。鎢層13b 13e在P型硅基板3上，以例如格子狀的預(yù)定圖案而連續(xù)地形成有多層。由此，分別被形成在各個(gè)鎢層13b 13e上的開ロ部15互相重合。在相當(dāng)于鎢層13b 13e的開ロ部15的區(qū)域內(nèi)，填充有具有透光性的上述氧化硅層12b 12e。通過分別被形成在鎢層13b 13e上的開ロ部15，從而形成沿著鎢層13b 13e的層疊方向的光路。通過鎢層13b 13e而被形成的壁部對在光路內(nèi)穿過的光的入射角度進(jìn)行限制。即，當(dāng)入射于光路內(nèi)的光相對于光路的朝向而傾斜時(shí)，光將碰撞在鶴層13b 13e中的某一層上，從而該光的一部分被鎢層13b 13e的某一層吸收，并且剰余的部分被反射。由于到穿過光路為止的期間內(nèi)反射被反復(fù)進(jìn)行而使反射光變?nèi)?，因此能夠穿過角度限制濾光器10的光實(shí)質(zhì)上被限制為，相對于光路的傾斜在預(yù)定的限制角度范圍內(nèi)的光。在上述的方式中，由于通過以格子狀的預(yù)定圖案而形成多個(gè)鎢層13b 13e，從而在P型硅基板3上形成有壁部，因此能夠?qū)崿F(xiàn)微細(xì)的圖案的形成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型的角度限制濾光器10的制造。此外，與通過由粘合材料來貼合部件而構(gòu)成分光傳感器的情況相比，能夠簡化制造エ序，并且也能夠抑制因粘合材料而造成的透射光的減少。在優(yōu)選的方式中，鋁合金層Ilb Ilf由與包括半導(dǎo)體元件40在內(nèi)的電子電路上的鋁合金層51b 51f相同的材料而構(gòu)成，且通過相同的多層配線加工而形成。此外，鎢層13b 13e由與電子電路上的導(dǎo)電插塞53b 53e相同的材料(媽)構(gòu)成，且通過相同的多層配線加工而形成。由此，角度限制濾光器10能夠在形成鋁合金層51b 51f和導(dǎo)電插塞53b 53e的同時(shí),通過半導(dǎo)體加工而形成,所述招合金層51b 51f和導(dǎo)電插塞53b 53e用于被形成在同一 P型硅基板3上的電子電路的配線。
本實(shí)施方式的角度限制濾光器10中，鋁合金層Ilb Ilf被形成在，包圍通過鎢層13b 13e而形成的壁部的區(qū)域內(nèi)(參照圖1(A))。此外，角度限制濾光器10的光路的壁面并不是由光反射率較高的招合金層Ilb Ilf形成,而是僅由鶴層13b 13e形成(參照圖2)。由此，由于能夠抑制入射于光路內(nèi)的光由光路的壁面反射的情況，因此能夠使超過限制角度范圍的入射角的光不易在光路內(nèi)穿過。當(dāng)在包圍壁部的區(qū)域內(nèi)形成鋁合金層時(shí)，鋁合金層可以不將壁部全部包圍，而是可以空出間隙。此外，在優(yōu)選方式中，鎢層13b 13e分別經(jīng)由鋁合金層Ilb Ile的內(nèi)側(cè)的端面而與鋁合金層Ilb Ile電連接。而且，例如，被形成在P型硅基板3上的受光元件30和鎢層13b通過最下層的鎢層13a而被電連接。由此，受光元件30和鋁合金層Ilb Ilf被電連接。此外，在鎢層13b 13e中，位于鄰接的兩個(gè)開ロ部15之間的部分(第一部分)131的寬度較窄，而外側(cè)的部分(第二部分)132的寬度較寬。而且，鋁合金層Ilb lie的內(nèi)側(cè)的端面位于外側(cè)的部分132的寬度的中心。由此，能夠更加可靠地實(shí)現(xiàn)如下兩種情況，即，鎢層13b 13e和鋁合金層Ilb lie被電連接的情況，和不會使鋁合金層Ilb lie露出于角度限制濾光器10的光路內(nèi)的情況。此外，由于鋁合金層Ilb Ile的內(nèi)側(cè)的端面與鎢層13b 13e相接，因此能夠抑制光從鶴層13b 13e的外側(cè)混入(光穿過鶴層13b 13e和招合金層Ilb Ile之間)，而到達(dá)受光元件30的情況。雖然本實(shí)施方式中，角度限制濾光器10具有與P型硅基板3垂直的方向的光路，但是并不限定于此，也可以具有相對于P型硅基板3而傾斜的方向的光路。為了形成相對于P型娃基板3而傾斜的方向的光路,例如,通過將多個(gè)鶴層13b 13e分別在面方向上偏移預(yù)定量而形成。1-2.波長限制濾光器波長限制濾光器20為，例如，將氧化硅(SiO2)等低折射率的薄膜21、和氧化鈦(TiO2)等高折射率的薄膜22在角度限制濾光器10上層疊多層而形成的部件。低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22分別被設(shè)置為，例如亞微米程度的預(yù)定膜厚，通過將其層疊例如合計(jì)60層左右，從而整體成為例如6 μ m左右的厚度。低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22可以分別相對于P型硅基板3而略微傾斜。低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22相對于P型硅基板3的傾斜角度Θ (參照圖2)，根據(jù)將要由受光元件30受光的光的設(shè)定波長，而設(shè)定為例如大于等于O度且小于等于30度。為了使低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22相對于P型硅基板3而傾斜，例如，在角度限制濾光器10上形成具有透光性的傾斜結(jié)構(gòu)體23，并在傾斜結(jié)構(gòu)體23上使低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22成膜。傾斜結(jié)構(gòu)體23例如通過如下方式而形成，即，通過CMP (chemical mechanicalpolishing :化學(xué)機(jī)械拋光)法而對在角度限制濾光器10上所形成的氧化硅進(jìn)行加工的方式。通過形成具有與將要由受光元件30受光的光的設(shè)定波長對應(yīng)的傾斜角度Θ的傾斜結(jié)構(gòu)體23，從而能夠?qū)Φ驼凵渎实谋∧?1以及高折射率的薄膜22相對于P型硅基板3的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。波長限制濾光器20通過以上的結(jié)構(gòu)，而對在預(yù)定的限制角度范圍內(nèi)向角度限制濾光器10入射的光(能夠穿過角度限制濾光器10的光)的波長進(jìn)行限制。 即，入射于波長限制濾光器20的入射光在低折射率的薄膜21和高折射率的薄膜22的分界面上，一部分成為反射光，一部分成為透射光。而且，反射光的一部分在其他的低折射率的薄膜21和高折射率的薄膜22的分界面上再次反射，而與上述的透射光混合。此時(shí)，對于與反射光的光路長度相一致的波長的光而言，反射光和透射光的相位相一致而互相加強(qiáng)，而對于與反射光的光路長度不一致的波長的光而言，反射光和透射光的相位不一致而互相削弱(干渉)。在此，反射光的光路長度由低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22相對于入射光的朝向的傾斜角度來決定。因此，當(dāng)上述的干渉作用在例如遍及共計(jì)60層的、低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22中反復(fù)發(fā)生時(shí)，根據(jù)入射光的入射角度，僅指定的波長的光會透過波長限制濾光器20，并以預(yù)定的出射角度(例如，與向波長限制濾光器20入射的入射角度相同的角度)從波長限制濾光器20出射。角度限制濾光器10僅使在預(yù)定的限制角度范圍內(nèi)入射于角度限制濾光器10的光穿過。因此，穿過波長限制濾光器20和角度限制濾光器10的光的波長，被限制為預(yù)定范圍內(nèi)的波長，所述預(yù)定范圍內(nèi)的波長由低折射率的薄膜21以及高折射率的薄膜22相對于P型硅基板3的傾斜角度Θ、和可穿過角度限制濾光器10的入射光的限制角度范圍來決定。波長限制濾光器并不限定于上述的示例，可以為使指定的范圍內(nèi)的波長的光透過的材料。此外，也可以為將指定的范圍內(nèi)的波長的光分離的棱鏡。ト3.受光元件受光元件30為，接收穿過了波長限制濾光器20以及角度限制濾光器10的光而將其轉(zhuǎn)換為光電動(dòng)勢的元件。受光元件30包括通過離子注入等而被形成在P型硅基板3上的各種半導(dǎo)體區(qū)域。作為在P型硅基板3上所形成的半導(dǎo)體區(qū)域，例如包括第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域31 ；第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域32，其被形成于第一半導(dǎo)體區(qū)域31上；第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域33，其被形成于第二半導(dǎo)體區(qū)域32上；第二導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域34，其以包圍第三半導(dǎo)體區(qū)域的方式而被形成在第二半導(dǎo)體區(qū)域32上，且含有濃度高于第二半導(dǎo)體區(qū)域32的雜質(zhì)。第一導(dǎo)電型例如為N型，第二導(dǎo)電型例如為P型。
第一半導(dǎo)體區(qū)域31和第三半導(dǎo)體區(qū)域33經(jīng)由第一導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域35而被電連接。第一半導(dǎo)體區(qū)域31經(jīng)由第五半導(dǎo)體區(qū)域35而與導(dǎo)電插塞63a相連接，導(dǎo)電插塞63a經(jīng)由與鋁合金層Ilb分離的鋁合金層61b而與未圖示的第一外部電極相連接。第四半導(dǎo)體區(qū)域34與角度限制濾光器10的下端的鎢層13a相連接，角度限制濾光器10還經(jīng)由鋁合金層Ilb Ilf而與未圖示的第二外部電極相連接。通過第一外部電極和第二外部電極，從而能夠向在第一半導(dǎo)體區(qū)域31和第二半導(dǎo)體區(qū)域32之間所形成的PN接合施加反偏置的電壓。在上述的方式中，由于第四半導(dǎo)體區(qū) 域34經(jīng)由角度限制濾光器10而與第二外部電極相連接，因此無需在受光元件30上設(shè)置角度限制濾光器10以外的配線用的導(dǎo)體，從而能夠抑制因配線的增加而造成的受光光量的減少。當(dāng)由受光元件30接收穿過了角度限制濾光器10而來的光時(shí)，將在第一半導(dǎo)體區(qū)域31和第二半導(dǎo)體區(qū)域32之間所形成的PN接合處產(chǎn)生光電動(dòng)勢，從而將產(chǎn)生電流。通過與第二外部電極相連接的電子電路(包括半導(dǎo)體元件40在內(nèi))而對該電流進(jìn)行檢測，從而能夠?qū)τ墒芄庠?0接收到的光進(jìn)行檢測。1-4.第一實(shí)施方式的制造方法在此，對第一實(shí)施方式所涉及的分光傳感器I的制造方法進(jìn)行說明。分光傳感器I通過如下方式而被制造，即，首先在P型硅基板3上形成受光元件30，然后，在受光元件30上形成角度限制濾光器10，然后，在角度限制濾光器10上形成波長限制濾光器20。首先，在P型硅基板3上形成受光元件30。例如，首先，通過對P型硅基板3實(shí)施離子注入等而形成N型的第一半導(dǎo)體區(qū)域31。然后，通過對第一半導(dǎo)體區(qū)域31進(jìn)ー步實(shí)施離子注入等，而形成N型的第五半導(dǎo)體區(qū)域35、和P型的第二半導(dǎo)體區(qū)域32。然后，通過對第二半導(dǎo)體區(qū)域32進(jìn)ー步實(shí)施離子注入等，而形成P型的第四半導(dǎo)體區(qū)域34、和N型的第三半導(dǎo)體區(qū)域33。該エ序可以與包括被形成在同一 P型硅基板3上的半導(dǎo)體元件40在內(nèi)的電子電路的形成エ序同時(shí)進(jìn)行。然后，在受光元件30之上形成角度限制濾光器10。圖3為，表示第一實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器的形成エ序的剖視圖。圖3中，省略了 P型硅基板3的圖示。(I)首先，在形成了受光元件30的P型硅基板3之上形成氧化硅層12a。其次，通過對氧化硅層12a的一部分(第四半導(dǎo)體區(qū)域34的上方的區(qū)域)進(jìn)行蝕刻，從而在氧化硅層12a上形成槽。然后，將鎢層13a埋入被形成在氧化硅層12a上的槽中。該鎢層13a與導(dǎo)電插塞53a的形成同時(shí)被形成(圖3 (A))，所述導(dǎo)電插塞53a對用于電子電路的配線用的鋁合金層和包含于該電路中的半導(dǎo)體元件進(jìn)行連接。(2)接下來，與用于電子電路的配線用的鋁合金層51b的形成同時(shí)，形成鋁合金層Ilb以及招合金層61b。優(yōu)選在招合金層Ilb以及招合金層61b的下表面以及上表面上形成有氮化鈦膜等。然后，在氧化硅層12a、鋁合金層Ilb以及鋁合金層61b之上形成氧化硅層12b。氧化硅層12b與用于電子電路的配線用的鋁合金層51b之上的氧化硅層52b的形成同時(shí)被形成。然后，通過CMP法而使氧化硅層12b平坦化(圖3 (B))。此時(shí)，鋁合金層51b位于形成了電子電路的區(qū)域上，不僅如此，鋁合金層Ilb以及鋁合金層61b也位于形成了受光元件30的區(qū)域的周邊上。由此，能夠?qū)π纬闪耸芄庠?0的區(qū)域上的氧化硅層12b被過度切削而損害平坦性的情況(CMP凹陷)進(jìn)行抑制。為了抑制這種CMP凹陷，優(yōu)選將鋁合金層Ilb以及鋁合金層61b的一片的長度設(shè)定為例如300 μ m以下，并將鋁合金層Ilb以及鋁合金層61b的合計(jì)寬度設(shè)定為例如6 μ m以上。(3)接下來，通過對氧化硅層12b的一部分進(jìn)行蝕刻，從而在氧化硅層12b上形成槽。其次，將鎢層13b埋入被形成在氧化硅層12b上的槽中(圖3(C))。鎢層13b與導(dǎo)電插塞53b的形成同時(shí)被形成，所述導(dǎo)電插塞53b對用于電子電路的配線用的鋁合金層51b和鋁合金層51c進(jìn)行連接。通過反復(fù)實(shí)施上述的(2)以及(3)的エ序預(yù)定次，從而形成角度限制濾光器10(圖 3(D)、(E))。不僅在使上述的氧化硅層12b平坦化的エ序中，在使氧化硅層12c 12f平坦化的エ序中，鋁合金層Ilc Ilf也分別位于形成了受光元件30的區(qū)域的周邊上。由此，能夠?qū)π纬闪耸芄庠?0的區(qū)域上的氧化硅層12c 12f被過度切削而損害平坦性的情況 (CMP凹陷)進(jìn)行抑制。為了抑制這種CMP凹陷，優(yōu)選將鋁合金層Ilc Ilf的一片的長度設(shè)定為例如300 μ m以下，并將鋁合金層Ilc Ilf的寬度設(shè)定為例如6 μ m以上。然后，在角度限制濾光器10上形成波長限制濾光器20 (參照圖2)。例如，首先，在角度限制濾光器10之上形成氧化硅層，再通過CMP法等而將該氧化硅層加工為預(yù)定角度的傾斜結(jié)構(gòu)體23。然后，將低折射率的薄膜21和高折射率的薄膜22交替層疊多層。按照以上的エ序而制造出分光傳感器I。2.第二實(shí)施方式圖4為，表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的角度限制濾光器以及配線層的一部分的剖視圖。第二實(shí)施方式中，鋁合金層lle(以及Ilf)的厚度厚于鋁合金層Ilb lid。在這種情況下，當(dāng)在氧化硅層12e上形成槽而將鎢層13e埋入時(shí)，為了使鎢層13e與其下層的鎢層13d相連接，而需要加深在氧化硅層12e上形成的槽。但是，在以共同的エ序?qū)嵤┰谘趸鑼?2e上形成槽的エ序、和在氧化硅層52e上形成槽的エ序的情況下，當(dāng)加長氧化硅層12e以及氧化硅層52e的蝕刻時(shí)間時(shí)，有時(shí)會存在鋁合金層51e的表面的氮化鈦(TiN)膜被蝕刻，從而導(dǎo)致鋁合金層51e和導(dǎo)電插塞53e之間的電阻増加的情況。因此，第二實(shí)施方式中，通過使在氧化硅層12e上形成的槽的深度與在其他的氧化硅層12b 12d上形成的槽的深度相等，從而在鎢層13e和鎢層13d之間形成有間隙。另ー方面，在使鎢層13a 13d與受光元件30相連接而作為電子電路的一部分來使用的情況下，可能因鎢層13e和鎢層13d之間的間隙而產(chǎn)生雜散電容。為了防止該情況，在第二實(shí)施方式中，鋁合金層He的內(nèi)側(cè)的端面位于鎢層13e以及鎢層13d的外側(cè)的部分132的寬度的中心，從而使鋁合金層Ile與鎢層13e和鎢層13d兩者均連接。其他的方面與第一實(shí)施方式相同。3.第三實(shí)施方式圖5為，表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及配線層的一部分的剖視圖。
在第三實(shí)施方式中，在氧化硅層12e以及最上層的鎢層13e上沒有形成鋁合金層。在第一實(shí)施方式中，由于在氧化硅層12e以及鎢層13e上形成了鋁合金層llf，而且在其上形成了氧化硅層12f，因此需要在氧化硅層12f成膜之后使氧化硅層12f平坦化。與此相對，在第三實(shí)施方式中，由于在沒有在氧化硅層12e以及最上層的鎢層13e上形成鋁合金層的條件下，形成氧化硅層12f，因此僅通過使氧化硅層12f成膜便可平坦地形成氧化硅層12f。因此，在第三實(shí)施方式中，能夠省略使氧化硅層12f平坦化的エ序。其他的方面與第一實(shí)施方式以及第ニ實(shí)施方式相同。4.第四實(shí)施方式圖6為，表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的俯視圖。在圖6中，除角度限制濾光器10之外，還圖示了包括半導(dǎo)體元件的電子電路41、電源用配線42、襯墊電極43。第四實(shí)施方式的分光傳感器Ia包括通過在半導(dǎo)體芯片上排列設(shè)置多個(gè)角度限制 濾光器10而成的、較大面積的角度限制濾光器IOa,在第一實(shí)施方式中將招合金層Ilb Ile配置在所述角度限制濾光器10的周圍。由于角度限制濾光器IOa具有將鋁合金層Ilb Ile配置在周圍的角度限制濾光器10，因此能夠形成為平坦性較高的角度限制濾光器 10a。其他的方面與第一實(shí)施方式相同。5.第五實(shí)施方式圖7為，表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器以及分光傳感器的示意圖。圖7(A)為分光傳感器的俯視圖，圖7(B)為沿圖7(A)中的B-B線的剖視圖。圖8相當(dāng)于將圖7(B)所示的包圍線II部分放大后的圖。圖9(A)為鋁合金層Ilc的俯視圖，圖9⑶為鋁合金層Ild的俯視圖。圖7(A)中，省略了波長限制濾光器20。在第五實(shí)施方式中，在鋁合金層Ilc上形成有間隙71c，并且在鋁合金層Ild上形成有間隙71d(參照圖9(A) (B))。因此，在間隙71c處缺少鋁合金層11c，并且在間隙71d處缺少鋁合金層Ild(參照圖7(B))。即，鋁合金層Ilc可以不將鎢層13c全部包圍，而是可以在空出間隙71c的狀態(tài)下，可以至少部分包圍。同樣地，鋁合金層Ild可以不將鎢層13d全部包圍，而是可以在空出間隙71d的狀態(tài)下，至少部分包圍。間隙也可以被形成在其他的鋁合金層IlbUle以及Ilf上。間隙71c和間隙71d也可以分別在鋁合金層Ilc和鋁合金層Ild上形成多個(gè)。間隙可以為幾十微米。即，只需由于形成了受光元件30的區(qū)域上的氧化硅層12c和氧化硅層12d被過度切削而損害平坦性的情況(CMP凹陷)在容許范圍內(nèi)即可。在鋁合金層Ilc上形成了多個(gè)間隙71c的情況下，更加優(yōu)選為，多個(gè)間隙71c具有在俯視觀察吋，以由鋁合金層Ilc所包圍的區(qū)域的中心為基準(zhǔn)而對稱的排列。由此，提高了由鋁合金層Ilc所包圍的區(qū)域的平坦性。優(yōu)選為，間隙71c在俯視觀察時(shí)與鋁合金層Ild重合。此外，優(yōu)選為，間隙71d在俯視觀察時(shí)與鋁合金層Ilc重合。由此，能夠抑制來自間隙71c和間隙71d的入射光到達(dá)受光元件30的情況。其他的方面與第一實(shí)施方式相同。此外，上述的第二實(shí)施方式以及第三實(shí)施方式所涉及的角度限制濾光器也可以應(yīng)用在第一實(shí)施方式所涉及的分光傳感器、第四實(shí)施方式所涉及的分光傳感器、以及第五實(shí)施方式所涉及的分光傳感器中。符號說明l、la…分光傳感器，3··· P型娃基板(半導(dǎo)體基板)，10、IOa…角度限制濾光器，Ilb Ilf…鋁合金層(第二遮光層、第四遮光層、第六遮光層)，12a 12f…氧化硅層(絕緣層)，13a 13e…鶴層(第一遮光層、第三遮光層、第五遮光層)， 15 …開ロ部，20…波長限制濾光器，21…低折射率的薄膜，22…高折射率的薄膜，23…傾斜結(jié)構(gòu)體，30…受光元件，3ト··第一半導(dǎo)體區(qū)域，32…第二半導(dǎo)體區(qū)域，33…第三半導(dǎo)體區(qū)域，34…第四半導(dǎo)體區(qū)域，35…第五半導(dǎo)體區(qū)域，40…半導(dǎo)體元件，41…電子電路，42…電源用配線，43…襯墊電極，51b 51f■…招合金層，52a 52f…氧化娃層，53a 53e…導(dǎo)電摘塞，61b…鋁合金層，63a…導(dǎo)電插塞，71c、71d …間隙。
權(quán)利要求
1.一種角度限制濾光器，其包括 第一遮光層，其包含第一遮光性材料，且設(shè)置有第一開口部； 第二遮光層，其包含第二遮光性材料，且位于至少部分包圍所述第一遮光層的區(qū)域內(nèi)； 第三遮光層，其包含所述第一遮光性材料，且設(shè)置有至少部分與所述第一開口部重合的第二開口部，并且位于所述第一遮光層的上方； 第四遮光層，其包含所述第二遮光性材料，并且位于至少部分包圍所述第三遮光層的區(qū)域內(nèi)且所述第二遮光層的上方。
2.如權(quán)利要求I所述的角度限制濾光器，其中， 所述第一遮光層與所述第二遮光層的端面相接，并且所述第三遮光層與所述第四遮光層的端面相接。
3.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的角度限制濾光器，其中， 所述第一遮光層設(shè)置有多個(gè)所述第一開口部，且包括第一部分，其位于鄰接的兩個(gè)所述第一開口部之間；第二部分，其位于所述第一部分以及多個(gè)所述第一開口部的所述第二遮光層側(cè)， 所述第二遮光層的端面位于所述第一遮光層的所述第二部分的寬度的中央，且被所述第一遮光層覆蓋。
4.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的角度限制濾光器，其中， 在所述第一遮光層和所述第三遮光層之間空出有間隙，并且所述第一遮光層和所述第三遮光層兩者均與所述第四遮光層的一部分相接。
5.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的角度限制濾光器，其中， 所述第一遮光材料的反射率低于所述第二遮光材料的反射率。
6.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的角度限制濾光器，其中， 所述第一遮光層以及所述第三遮光層由反射率低于鋁的材料構(gòu)成。
7.—種分光傳感器,其具備 權(quán)利要求I至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的角度限制濾光器； 波長限制濾光器，其對能夠穿過所述角度限制濾光器的光的波長進(jìn)行限制； 受光元件，其對穿過了所述角度限制濾光器以及所述波長限制濾光器的光進(jìn)行檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及分光傳感器以及角度限制濾光器，所述角度限制濾光器包括第一遮光層，其包含第一遮光性材料，且設(shè)置有第一開口部；第二遮光層，其包含第二遮光性材料，且位于至少部分包圍第一遮光層的區(qū)域內(nèi)；第三遮光層，其包含第一遮光性材料，且設(shè)置有至少部分與第一開口部重合的第二開口部，并且位于第一遮光層的上方；第四遮光層，其包含第二遮光性材料，并且位于至少部分包圍第三遮光層的區(qū)域內(nèi)且第二遮光層的上方。
文檔編號G01J3/04GK102680094SQ201210071529
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
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