(57)【要約】【課題】照度センサにおいて、簡単な構成によりリーク電流の低減を図る。【解決手段】照度センサ１は、可視光及び可視光領域外の長波長側の光に感度を有する光検出領域３と、光検出領域３の光入射面側に形成された長波長側の光を遮光するための光学フィルタ４と、光検出領域３に発生する光検出信号を出力する信号処理回路６と、信号処理回路６からの信号を外部に出力するためのボンディングパッド７とを備えたセンサ領域が複数形成された基板２をセンサ領域毎にダイシングして形成される。また、照度センサ１は、光検出領域３以外への入射光を遮光する金属製遮光膜５と、金属製遮光膜５及びボンディングパッド７を保護し絶縁する絶縁膜８と、基板２上におけるセンサ領域の境界に金属製遮光膜５及び絶縁膜８を形成していないダイシングするための領域であるスクライブライン９とを備える。光学フィルタ４は、スクライブライン９上には形成されていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光及び可視光領域外の長波長側の光に感度を有する光検出領域と、前記光検出領域の光入射面側に形成された前記可視光領域外の長波長側の光を遮光するための光学フィルタと、前記光入射面に光が入射することにより光検出領域に発生する光検出信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を外部に出力するためのボンディングパッドと、を備えたセンサ領域が複数形成された基板を前記センサ領域毎にダイシングして形成した照度センサにおいて、
前記光入射面側に形成され前記光検出領域以外への入射光を遮光する金属製遮光膜と、
前記金属製遮光膜及びボンディングパッドを保護し絶縁する絶縁膜と、
前記基板上における前記センサ領域の境界に前記金属製遮光膜及び絶縁膜を形成していないダイシングするための領域であるスクライブラインと、を備え、
前記光学フィルタが前記スクライブライン上には形成されていないことを特徴とする照度センサ。
【請求項２】
前記光学フィルタがリフトオフ法によりパターン形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項３】
可視光及び可視光領域外の長波長側の光に感度を有する光検出領域と、前記光検出領域の光入射面側に形成された前記可視光領域外の長波長側の光を遮光するための光学フィルタと、前記光入射面に光が入射することにより光検出領域に発生する光検出信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を外部に出力するためのボンディングパッドと、を備えたセンサ領域が複数形成された基板を前記センサ領域毎にダイシングして形成した照度センサにおいて、
前記光入射面側に形成され前記光検出領域以外への入射光を遮光する金属製遮光膜と、
前記金属製遮光膜及びボンディングパッドを保護し絶縁する絶縁膜と、
前記光学フィルタの周辺部上面に形成された保護膜と、を備えていることを特徴とする照度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成した照度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板上に複数のフォトダイオードを形成した後、基板をダイシングして、図４（ａ）（ｂ）に示すように、個片（チップ）に分割した照度センサ（照度センサチップ）１を製造することが行われている。照度センサ１は、半導体からなる基板２と、基板２上に形成された可視光及び可視光領域外の長波長側の光（赤外領域の光）に感度を有するフォトダイオードからなる光検出領域３と、光検出領域３の光入射面側に形成された赤外領域の光を遮光するための光学フィルタ４とを備えている。一般に、照度センサは、人の視感度特性と同等の光波長感度特性が要求されるため、上述の光検出領域３を照度センサに用いる場合、光検出領域３が本来有している赤外領域の光に対する感度を低下させる必要がある。上述の光学フィルタ４は、赤外領域の感度を低下させて可視光領域のみに対応した検出信号を出力するために用いられる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−３０８３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した図４や特許文献１に示されるような照度センサにおいては、光学フィルタ４が、照度センサ１の端部まで広がって形成され、従って光学フィルタ４が基板２とともにダイシングされている。そして、このような照度センサ１の端部まで広がった光学フィルタ４を有する照度センサは、リーク電流、すなわち入射光がない場合における照度センサの出力、が大きいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成によりリーク電流の少ない照度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、可視光及び可視光領域外の長波長側の光に感度を有する光検出領域と、前記光検出領域の光入射面側に形成された前記可視光領域外の長波長側の光を遮光するための光学フィルタと、前記光入射面に光が入射することにより光検出領域に発生する光検出信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を外部に出力するためのボンディングパッドと、を備えたセンサ領域が複数形成された基板を前記センサ領域毎にダイシングして形成した照度センサにおいて、前記光入射面側に形成され前記光検出領域以外への入射光を遮光する金属製遮光膜と、前記金属製遮光膜及びボンディングパッドを保護し絶縁する絶縁膜と、前記基板上における前記センサ領域の境界に前記金属製遮光膜及び絶縁膜を形成していないダイシングするための領域であるスクライブラインと、を備え、前記光学フィルタが前記スクライブライン上には形成されていないものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の照度センサにおいて、前記光学フィルタがリフトオフ法によりパターン形成されているものである。
【０００７】
請求項３の発明は、可視光及び可視光領域外の長波長側の光に感度を有する光検出領域と、前記光検出領域の光入射面側に形成された前記可視光領域外の長波長側の光を遮光するための光学フィルタと、前記光入射面に光が入射することにより光検出領域に発生する光検出信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を外部に出力するためのボンディングパッドと、を備えたセンサ領域が複数形成された基板を前記センサ領域毎にダイシングして形成した照度センサにおいて、前記光入射面側に形成され前記光検出領域以外への入射光を遮光する金属製遮光膜と、前記金属製遮光膜及びボンディングパッドを保護し絶縁する絶縁膜と、前記光学フィルタの周辺部上面に形成された保護膜と、を備えているものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、基板上におけるセンサ領域の境界に金属製遮光膜と絶縁膜の形成を行っていないダイシングするための領域であるスクライブラインとを備え、光学フィルタが前記スクライブライン上には形成されていないので、リーク電流が少ない照度センサが得られる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、リフトオフ法により光学フィルタをパターニングして光学フィルタのパターン形状を精度良く形成できるので、開口マスクを介しての成膜及びパターニングに比べて、スクライブラインに被ることなく大きな光学フィルタを形成でき、外形面積に対する光検出領域の比率のより大きな照度センサが容易に得られる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、光学フィルタをスクライブライン上に形成した場合においても、光学フィルタの周辺部上面に形成された保護膜によってリーク電流が少ない照度センサが得られるので、開口マスクを介してのパターニング及び成膜により光学フィルタを形成して容易に照度センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の照度センサについて、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は第１実施形態に係る照度センサ１を示す。照度センサ１は、可視光及び可視光領域外の長波長側の光（赤外領域の光）に感度を有する光検出領域３と、光検出領域３の光入射面側に形成された赤外領域の光を遮光するための光学フィルタ４と、光入射面に光が入射することにより光検出領域３に発生する光検出信号を配線３ａ等を介して受け取って出力する信号処理回路６と、信号処理回路６からの信号を外部に出力するためのボンディングパッド７と、を半導体基板２の上に備えている。
【００１２】
このような照度センサ１は、光検出領域３とその光検出領域３に付属した上述の光学フィルタ４などの各構成要素とからなるセンサ領域を、広い半導体基板２（不図示）上に一括して複数形成し、その後、半導体基板２をセンサ領域毎にチップ状に分断（ダイシング）して形成される。
【００１３】
さらに、照度センサ１は、光入射面側に形成され光検出領域３以外への入射光を遮光する金属製遮光膜５と、金属製遮光膜５及びボンディングパッド７を保護し絶縁する絶縁膜８と、基板２上におけるセンサ領域の境界に金属製遮光膜５及び絶縁膜８を形成していないダイシングするための領域であるスクライブライン９と、を備えている。
【００１４】
上述の各構成要素を説明する。光検出領域３は、例えば、半導体からなる基板２に形成された逆バイアスして用いられるフォトダイオードであり、また、信号処理回路６は、例えば、基板２に形成した２つのトランジスタをミラー接続した増幅器により構成される。
【００１５】
金属製遮光膜５は、光検出領域３への外乱光を遮断するため基板２の光入射面側を広い範囲で覆うように形成され、光学フィルタ４を通過した光のみが光検出領域３に入射するように形成された開口５ａ、及びボンディングパッド７への外部端子接続のための開口５ｂを備えている。金属製遮光膜５は、例えば、Ａｌ（アルミニューム）の蒸着薄膜により形成される。
【００１６】
絶縁膜８は、基板２とボンディングパッド７や配線３ａ等を絶縁するため基板２の表面に設けられた１層目絶縁膜８ａと、金属製遮光膜５とボンディングパッド７や配線３ａ等を絶縁するため設けられた中間絶縁膜８ｂと、金属製遮光膜５を保護するために設けられた絶縁性の保護膜８ｃとからなる。絶縁膜８は、ボンディングパッド７への外部端子接続のための開口８ｄを備えている。絶縁膜８を構成するそれぞれの膜として、例えば、シリコン熱酸化膜やシリコンＣＶＤ酸化膜が用いられる。これらの膜は、光検出領域３への入射光を妨げない厚さと膜質を備えて形成されている。
【００１７】
光学フィルタ４は、光検出領域３に入射する赤外領域の光を遮断するためのものであり、赤外光成分を反射若しくは吸収することにより透過を阻止するとともに可視光成分を透過させる多層膜干渉フィルタにより形成される。多層膜干渉フィルタは、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて酸化シリコンや酸化チタンの薄膜を積層することにより形成される。必要部分のみに光学フィルタ４を形成するため、薄膜作成時に成膜領域に対応する開口を有したマスクを用いて必要部分のみにパターン成膜するか、後述するリフトオフ法を用いて光学フィルタ４のパターン形成を行う。なお、光学フィルタ４を形成する材料は、一般にエッチングが難しく、上述のいずれかのパターニング方法が用いられる。
【００１８】
スクライブライン９は、広い基板２をセンサ領域毎にダイサによって切断するための切断領域であり、切断時に薄膜剥離などの不具合が発生しないように、金属製遮光膜５や絶縁膜８を形成しない領域である。照度センサ１の外周部におけるスクライブライン９は、ダイシング後の切断領域の残部である。この照度センサ１は、上述の光学フィルタ４がスクライブライン９上には形成されていないという特徴を有し、このため、照度センサ１は、リーク電流が少ないものとなっている。
【００１９】
次に、上述の照度センサ１の光学フィルタ４をリフトオフ法によりパターン形成する工程を、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）は、ダイシング前の広い基板２に形成された、光学フィルタ形成前のセンサ領域の１つを示す。センサ領域は、スクライブライン９により囲まれた領域である。図２（ａ）に示す状態は、絶縁膜８の最上層の保護膜８ｃが成膜されパターニングされた後の状態である。
【００２０】
ここで用いるリフトオフ法は、下地全面に成膜した薄膜から不要部分の薄膜を除去してパターニングする方法であり、成膜する下地のうち成膜したくない部分（除去部分）に予めレジストを塗布し、レジスト表面と露出した下地表面の全体に薄膜を形成した後、レジストを現像してレジストと共にレジスト上の膜を除去して膜のパターニングが行われる。
【００２１】
そこで、図２（ｂ）に示すように、光フィルタ形成領域に開口１０ａを有するレジスト１０の層を基板２の上面に形成する。このようにパターニングされたレジスト１０は、基板２の全面にレジスト１０を塗布した後、通常の露光現像工程を用いて容易に精度良く形成できる。次工程では、図２（ｃ）に示すように、開口１０ａに露出した保護膜８ｃの表面とレジスト１０の表面を含む基板２の上表面の全体に、光学フィルタ４が成膜される。
【００２２】
最後に、図２（ｄ）に示すように、レジスト１０をレジスト現像液を用いて溶かすことにより、レジスト１０上の不要な光学フィルタ４をレジスト１０と共に矢印で示すようにリフトオフすることにより除去して、光検出領域３の上方において所望形状にパターン形成された光学フィルタ４を得ることができる。
【００２３】
次に、第２実施形態の照度センサ１について説明する。図３（ａ）（ｂ）は第２実施形態に係る照度センサ１を示す。この照度センサ１は、光学フィルタ４の形状、及び光学フィルタ４の周辺部上面に保護膜１１を備えている点が第１実施形態の照度センサ１（図２）と異なる。
【００２４】
なお、光検出領域３、信号処理回路６、ボンディングパッド７、金属製遮光膜５、絶縁膜８、及びスクライブライン９の形状や配置は、第１実施形態におけるものと同様である。また、センサ領域を、広い半導体からなる基板２（不図示）上に一括して複数形成した後、基板２をダイシングする点も第１実施形態の照度センサ１と同様である。
【００２５】
この第２実施形態の照度センサ１の光学フィルタ４は、図３（ａ）に示すように、平面視で長方形の外形を有し、その３辺（図の上辺、下辺、及び左辺）が、照度センサ１の外形と一致している。すなわち、光学フィルタ４は、スクライブライン９上にも形成され、基板２をダイシングする際に、光学フィルタ４の３辺が分割領域と一緒にダイシングされている。
【００２６】
このような、光学フィルタ４は、スクライブライン９に被らないように形成する必要のない構造をしており、上述のリフトオフ法を用いた精密なパターン形成法によらずに、成膜領域に対応する開口を有したマスクを用いて必要部分のみに開口を介して成膜する方法を用いることができる。
【００２７】
また、保護膜１１は、光検出領域３への光が通過するための開口１１ａを備えて光学フィルタ４の周辺部上面に形成されており、光学フィルタ４と同様に、基板２をダイシングする際に、３辺が一緒にダイシングされている。この保護膜１１は、スクライブライン９上に光学フィルタ４を形成することによりリーク電流が増加するのを抑制するために形成される。保護膜１１の材料として、シリコン酸化膜を用いることができる。
【００２８】
このような構造を有する第２実施形態の照度センサ１は、光学フィルタ４をスクライブライン９上に形成した場合においても、光学フィルタ４の周辺部上面に形成された保護膜１１の効果によってリーク電流が少なくなる。また、光学フィルタ４が、開口マスクを介しての成膜及びパターニングにより容易に形成でき、従って、照度センサ１の製造が容易である。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る照度センサの平面図、（ｂ）は（ａ）ののＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は同上照度センサの製造工程を説明する断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る照度センサの平面図、（ｂ）は（ａ）ののＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）は従来の照度センサの平面図、（ｂ）は同照度センサの断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１    照度センサ
２    基板
３    光検出領域
４    光学フィルタ
５    遮光膜
６    信号処理回路
７    ボンディングパッド
８    絶縁膜
９    スクライブライン
１１    保護膜
【図１】
2006049601.tif 000003
【図２】
2006049601.tif 000004
【図３】
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【図４】
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