(57)【要約】【課題】  導光機能を有する光学センサー及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の光学センサー１００は、電気回路領域１１１Ａ及び光学感知領域１１１Ｂを有する半導電層１１１、光学感知領域１１１Ｂの上方の試料保持部２３、試料保持部２３と光学感知領域１１１Ｂとの間の導光構造１３０、並びに電気回路領域１１１Ａの上方の電気相互接続構造１４０を備えている。電気相互接続構造１４０が導光構造１３０と一体的に形成され、導光構造１３０が試料保持部２３からの発光を光学感知領域１１１Ｂに誘導するように構成されている。【選択図】  図１Ａ
2018054623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記試料保持部と前記光学感知領域との間の導光構造、
前記試料保持部と前記導光構造との間に配された金属層、及び
前記電気回路領域の上方の電気相互接続構造、
を備えた光学センサーであって、
前記電気相互接続構造と前記導光構造とが、同じ材料で形成されており、前記金属層が、前記導光構造及び前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記導光構造が、前記試料保持部からの発光であって前記開口部を通過した発光を、前記光学感知領域に誘導するように構成されて成ることを特徴とする光学センサー。
【請求項２】
前記電気相互接続構造が、前記電気回路領域の上方に少なくとも１つの電気接触子を備え、前記導光構造が、前記光学感知領域の上方に少なくとも１つの第１の導光部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項３】
前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの電気接触子及び前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項４】
前記導光構造がリング状に配列された複数の第１の導光部を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の導光部がリング状部であることを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項６】
前記電気相互接続構造が前記少なくとも１つの電気接触子の上方に少なくとも１つの電気ビアを備え、前記導光構造が前記少なくとも１つの第１の導光部の上方に少なくとも１つの第２の導光部を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項７】
前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの電気ビア及び前記少なくとも１つの第２の導光部が前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項８】
前記導光構造がリング状に配列された複数の第２の導光部を備えたことを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の導光部がリング状部であることを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項１０】
前記導光構造が前記半導電層の水平上面から延びていることを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１１】
前記導光構造が、前記半導電層の上方の第１の層内に内側導光棒を備え、該半導電層の上方の第２の層内に外側導光棒を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１２】
前記導光構造の幅が、前記試料保持部に近い上部領域の方が前記光感知領域に近い底部領域より広いことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１３】
前記導光構造の幅が、前記光感知領域に近い底部領域の方が前記試料保持部に近い上部領域より広いことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１４】
電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記電気回路領域の上方の少なくとも１つの電気接触子、
前記試料保持部からの発光を前記光学感知領域に誘導するように構成された少なくとも１つの第１の導光部、及び
前記試料保持部と前記少なくとも１つの第１の導光部との間に配された金属層、
を備えた光学センサーであって、
前記金属層が、前記少なくとも１つの第１の導光部及び前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記試料保持部と前記光学感知領域との間にあり、前記少なくとも１つの電気接触子及び前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする光学センサー。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電気接触子と前記少なくとも１つの第１の導光部とが、同じ材料で形成されて成ることを特徴とする請求項１４記載の光学センサー。
【請求項１６】
光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記試料保持部からの発光を前記光学感知領域に誘導するように構成された導光構造、及び
前記試料保持部と前記導光構造との間に配された金属層、
を備えた光学センサーであって、
前記金属層が、前記導光構造及び前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記導光構造が、前記半導電層の水平上面から延びる少なくとも１つの導光スペーサを有し、前記導光構造が、前記試料保持部の近傍に先細りの上端部を有して成ることを特徴とする光学センサー。
【請求項１７】
前記導光構造がリング状に配列された複数の導光スペーサを備えたことを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項１８】
前記導光構造がリング状の誘導部を備えたことを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項１９】
前記光学感知領域の上方に複数の誘電体層を備え、前記少なくとも１つの導光スペーサが前記複数の誘電体層にわたって延びていることを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項２０】
前記導光構造が前記半導電層に対し傾斜した側壁を有し、前記半導電層の前記水平上面と前記側壁との間の挟角が約６０度〜８９．５度であることを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は導光機能を有する光学センサー及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学センサーは、カメラ、スキャナー、コピー機等、様々な撮像用途及び製品に広く使用されている。様々な技術分野で使用される光学センサーは、それぞれの目的に合わせて設計されている。
【０００３】
光学センサーの性能向上及び小型化を実現するために、様々な設計が光学センサーに採用されている。性能を評価する１つの方法は、光学センサーの量子効率を測定することである。量子効率は電荷キャリアを生成する光子が光学センサーに当たる割合である。これは光学センサーの光に対する電気的感度の測定である。
【０００４】
この「背景技術」の項は背景情報のみを提供するためのものである。この「背景技術」の記述によって、「背景技術」に開示された主題が本開示の先行技術を構成することを認めるものではなく、「背景技術」の項の如何なる部分も、「背景技術」の項を含む、本明細書の如何なる部分も本開示の先行技術を構成する証しとして用いることはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の課題は、導光機能を有する光学センサー及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、導光機能を有する光学センサー及びその製造方法を提供する。
【０００７】
本開示のこの態様による光学センサーは、電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方の試料保持部、試料保持部と光学感知領域との間の導光構造、並びに電気回路領域の上方の電気相互接続構造を備え、電気相互接続構造が導光構造と一体的に形成され、導光構造が試料保持部からの発光を光学感知領域に誘導するように構成されている。
【０００８】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造が電気回路領域の上方に少なくとも１つの電気接触子を備え、導光構造が光学感知領域の上方に少なくとも１つの第１の導光部を備えている。
【０００９】
一部の実施の形態において、半導電層が水平上面を有し、少なくとも１つの電気接触子及び少なくとも１つの第１の導光部が、水平上面と平行かつ水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びている。
【００１０】
一部の実施の形態において、導光構造がリング状に配列された複数の第１の導光部を備えている。
【００１１】
一部の実施の形態において、少なくとも１つの第１の導光部がリング状部である。
【００１２】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造が少なくとも１つの電気接触子の上方に少なくとも１つの電気ビアを備え、導光構造が少なくとも１つの第１の導光部の上方に少なくとも１つの第２の導光部を備えている。
【００１３】
一部の実施の形態において、半導電層が水平上面を有し、少なくとも１つの電気ビア及び少なくとも１つの第２の導光部が水平上面と平行かつ水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びている。
一部の実施の形態において、導光構造がリング状に配列された複数の第２の導光部を備えている。
一部の実施の形態において、少なくとも１つの第２の導光部がリング状部である。
一部の実施の形態において、導光構造が半導電層の水平上面から延びている。
一部の実施の形態において、導光構造が半導電層の上方の第１の層内に内側導光棒を有し、該半導電層の上方の第２の層内に外側導光棒を有している。
【００１４】
一部の実施の形態において、導光構造の幅が試料保持部に近い上部領域の方が光感知領域に近い底部領域より広い。
【００１５】
一部の実施の形態において、導光構造の幅が光感知領域に近い底部領域の方が試料保持部に近い上部領域より広い。
【００１６】
本開示の別の態様による光学センサーは、電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方の試料保持部、電気回路領域の上方の少なくとも１つの電気接触子、並びに試料保持部からの発光を光学感知領域に誘導するように構成された少なくとも１つの第１の導光部を備え、半導電層が水平上面を有し、少なくとも１つの第１の導光部が試料保持部と光学感知領域との間にあり、少なくとも１つの電気接触子及び少なくとも１つの第１の導光部が水平上面と平行かつ水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びている。
【００１７】
一部の実施の形態において、少なくとも１つの電気接触子が少なくとも１つの第１の導光部と一体的に形成されている。
【００１８】
本開示の別の態様による光学センサーは、光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方の試料保持部、及び試料保持部からの発光を光学感知領域に誘導するように構成された導光構造を備え、導光構造が半導電層の水平上面から延びる少なくとも１つの導光スペーサを有し、導光構造が試料保持部の近傍に先細りの上端部を有している。
【００１９】
一部の実施の形態において、導光構造がリング状に配列された複数の導光スペーサを備えている。
【００２０】
一部の実施の形態において、導光構造がリング状の誘導スペーサを備えている。
【００２１】
一部の実施の形態において、光学センサーが光学感知領域の上方に複数の誘電体層を備え、少なくとも１つの導光スペーサが複数の誘電体層にわたって延びている。
【００２２】
一部の実施の形態において、導光構造が半導電層に対し傾斜した側壁を有し、半導電層の水平上面と側壁との間の挟角が約６０度〜８９．５度である。
【発明の効果】
【００２３】
導光構造は光の散乱を防止するように設計されている。この導光構造の設計の結果、試料保持部からの発光をより効率的に光学感知領域の光感知領域に誘導することができる。更に、導光構造の製造がバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合し、電気相互接続構造及び光感知領域の多接合フォトダイオードと同じダイスで同じ製造工程によって製造することができる。また、導光構造、電気相互接続構造、及び光感知領域の多接合フォトダイオードが、２つ別々の装置ではなく、同じダイスで同じ製造工程によって集積される。従って、光学センサーの寸法を大幅に縮小することができる。
【００２４】
これまで、本開示の以下の詳細な説明がより良く理解されるように、本開示の特徴及び技術的な効果についてある程度広く概説してきた。本開示の特許請求の範囲の主題を構成する本開示の更なる特徴及び効果が以下に述べてある。開示された概念及び具体的な実施の形態を改良又は本開示と同じ目的を達成するための別の構造又はプロセスを設計する基礎として容易に利用できることが当業者に理解されるであろう。また、かかる同等の構造は、添付の特許請求の範囲に記載の本開示の精神及び範囲を逸脱しないことも当業者に理解されるであろう。
【００２５】
全体を通して類似の参照番号が同様の要素を示す図面と関連付けて詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって、本開示をより完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１Ｂ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１Ｃ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図２】本開示の一部の実施の形態による導光構造の上面図。
【図３】本開示の一部の実施の形態による導光構造の上面図。
【図４】本開示の一部の実施の形態による導光構造の上面図。
【図５】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図６】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図７】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図８】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図９】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１０】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１１Ａ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１１Ｂ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１１Ｃ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１２】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１３】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１４】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１５】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１６】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１７】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図１８Ａ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１８Ｂ】本開示の一部の実施の形態による光学センサーの断面図。
【図１９】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図２０】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図２１】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図２２】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【図２３】本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示の以下の説明には図面が伴い、図面は本明細書に組み込まれその一部を構成し、本開示の実施の形態を図示するものであるが、本開示はこれ等の実施の形態に限定されるものではない。更に、以下の実施の形態を適切に統合して別の実施の形態とすることもできる。
【００２８】
「１つの実施の形態」、「実施の形態」、「例示的な実施の形態」、「他の実施の形態」、「別の実施の形態」などと言った場合、本開示の当該実施の形態が特定の機能、構造、又は特性を有することができるが、すべての実施の形態が必ずしも特定の機能、構造、又は特性を有しているとは限らないことを示唆している。更に、「本実施の形態」という表現が繰り返し使用された場合、同一の実施の形態を指す場合があるが、必ずしもそうとは限らない。
【００２９】
本開示は導光機能を有する光学センサーに関するものである。本開示の理解を完全にするため、詳細なステップ及び構造について以下に説明する。言うまでもなく、本開示を実施することによって、当業者周知の特別な詳細が限定されるものではない。更に、本開示が不必要に限定されないように、周知の構造及びステップの詳細については説明を省略する。以下、本開示の好ましい実施の形態を詳細に説明する。しかし、以下の詳細な説明に加えて、本開示は別の実施の形態で広く実施することもできる。本開示の範囲は以下の詳細な説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって規定されるものである。
【００３０】
図１Ａは本開示の一部の実施の形態による光学センサー１００の断面図である。一部の実施の形態において、光学センサー１００は、電気回路領域１１１Ａ及び光学感知領域１１１Ｂを有する半導電層１１１、光学感知領域１１１Ｂの上方の試料保持部２３、試料保持部２３と光学感知領域１１１Ｂとの間の導光構造１３０、並びに電気回路領域１１１Ａの上方の電気相互接続構造１４０を備えている。一部の実施の形態において、導光構造１３０が試料保持部２３からの発光を光学感知領域１１１Ｂに誘導するように構成されている。
【００３１】
一部の実施の形態において、半導電層１１１が様々な波長の光の検出に使用される光感知領域５５を光学感知領域１１１Ｂに含むシリコン基板であり、試料保持部２３が分析中の標本２３１の保持に使用される。一部の実施の形態において、試料保持部２３が導光構造１３０の上方の導波構造１２０内に配置され、光感知領域５５が導光構造１３０の下方のエピタキシー領域内に配置された多接合フォトダイオードである。一部の実施の形態において、半導電層１１１の光感知領域５５及び導波構造１２０内の試料保持部２３は、あらゆる目的のために、参照により全内容が本明細書に援用される、米国特許出願第１４／６９５，６７５号明細書に開示されているものである。
【００３２】
約４５０ナノメートル〜約５００ナノメートルの波長を有する光８が試料保持部２３の標本２３１に照射されると、標本２３１が蛍光等の光８１を発し、導光構造１３０が発光８１を光感知領域５５に誘導するように構成されている。発せられた蛍光の波長は、例えば、標本２３１中の材料に特有であり得る。例えば、一部の実施の形態において、標本２３１が別の波長を有する蛍光を発する。一部の実施の形態において、光感知領域５５が導体を通して電気相互接続構造１４０に電気的に接続され、光感知領域５５において生成された電荷キャリアを更に信号処理するために、電気相互接続構造１４０の電気回路に転送及び／又はＤＳＰ若しくはマイクロプロセッサー等の信号処理電子装置に出力される。
【００３３】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造１４０が導光構造１３０と一体的に形成されている。一部の実施の形態において、電気相互接続構造１４０及び導光構造１３０の対応する要素が実質的に同じ製造工程によって形成され、実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。
【００３４】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造１４０が電気回路領域１１１Ａの上方に少なくとも1つの電気接触子１４１を備え、導光構造１３０が光学感知領域１１１Ｂの上方に少なくとも1つの第１の導光部１３１を備えている。一部の実施の形態において、第１の導光部１３１が電気接触子１４１と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第１の導光部１３１及び電気接触子１４１が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。
【００３５】
一部の実施の形態において、半導電層１１１が水平上面１１２を有し、電気接触子１４１及び第１の導光部１３１が、水平上面１１２と平行かつ水平上面１１２の上方の実質的に同じ水平面に延びている。一部の実施の形態において、光学センサー１００が水平上面１１２の上方に誘電体層１０１を有し、電気接触子１４１及び第１の導光部１３１が誘電体層１０１内に配置されている。一部の実施の形態において、電気接触子１４１及び第１の導光部１３１の底端部が実質的に同じ高さにあり、電気接触子１４１及び第１の導光部１３１の上端部が実質的に同じ高さにあるので、電気接触子１４１と第１の導光部１３１とを同じ製造工程を通して形成することができる。
【００３６】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造１４０が電気接触子１４１の上方に少なくとも1つの電気ビア１４２を備え、導光構造１３０が第１の導光部１３１の上方に少なくとも1つの第２の導光部１３２を備えている。一部の実施の形態において、第２の導光部１３２が電気ビア１４２と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第２の導光部１３２及び電気ビア１４２が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。
【００３７】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造１４０が電気ビア１４２と電気接触子１４１との間に電気金属層１４３を有し、同様に、導光構造１３０が第２の導光部１３２と第１の導光部１３１との間に第３の導光部１３３を有している。一部の実施の形態において、第３の導光部１３３が電気金属層１４３と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第３の導光部１３３及び電気金属層１４３が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。
【００３８】
一部の実施の形態において、電気ビア１４２及び第２の導光部１３２が水平上面１１２と平行かつ水平上面１１２の上方の実質的に同じ水平面に延びている。一部の実施の形態において、光学センサー１００が水平上面１１２の上方に誘電体層１０２有し、電気ビア１４２及び第２の導光部１３２が誘電体層１０２内に配置されている。一部の実施の形態において、電気金属層１４３及び第３の導光部１３３の底端部が実質的に同じ高さにあり、電気ビア１４２及び第２の導光部１３２の上端部が実質的に同じ高さにあるので、電気接触子１４１と第１の導光部１３１とを同じ製造工程を通して形成することができる。
【００３９】
一部の実施の形態において、光学センサー１００が、誘電体層１０１の上方に複数の誘電体層１０２〜１０４を有し、各々の誘電体層が実質的に同じ水平面に延びる少なくとも１つの電気ビア１４２及び少なくとも１つの第２の導光部１３２を有している。一部の実施の形態において、第２の導光部１３２をすべての誘電体層ではなく、必要に応じ、一部の誘電体層に実装することができる。一部の実施の形態において、導光構造１３０が半導電層１１１の水平上面１１２から垂直又は傾斜して延びている。一部の実施の形態において、上部誘電体層１０４の第２の導光部１３２間の水平距離が下部誘電体層１０２の第２の導光部１３２間の水平距離より大きい。換言すれば、試料保持部２３から光感知領域５５まで光伝搬方向に沿って水平距離が縮まる。
【００４０】
図１Ｂは本開示の一部の実施の形態による光学センサー１００’の断面図である。図１Ｂに示す光学センサー１００’は、導光構造の設計を除き、図１Ａに示す光学センサー１００と実質的に同じである。図１Ａにおいて、導光構造１３０の幅が上部領域（試料保持部２３に近接）の方が底部領域（光感知領域５５に近接）より広いのに対し、図１Ｂでは導光構造１３０’の幅が底部領域（光感知領域５５に近接）の方が上部領域（試料保持部２３に近接）より広い。
【００４１】
図１Ｃは本開示の一部の実施の形態による光学センサー１００”の断面図である。図１Ｃに示す光学センサー１００”は、導光構造の設計を除き、図１Ａに示す光学センサー１００と実質的に同じである。図１Ａにおいて、導光構造１３０の幅が上部領域（試料保持部２３に近接）の方が底部領域（光感知領域５５に近接）より広いのに対し、図１Ｃでは導光構造１３０”の幅が底部領域（光感知領域５５に近接）と上部領域（試料保持部２３に近接）とで実質的に同じである。換言すれば、導光構造１３０”の内側壁が水平上面１１２に対して実質的に垂直である。
【００４２】
図２は本開示の一部の実施の形態による導光構造１３０Ａの上面図である。一部の実施の形態において、導光構造１３０Ａはリング状の第１の導光部１３１Ａ及びリング状の第２の導光部１３２Ａを備えている。一部の実施の形態において、必要に応じ、リング状の第１の導光部１３１Ａをリング状の第２の導光部１３２Ａの内側又は外側に配置することができると共に、必要に応じ、導光構造１３０Ａに更に多くの第２の導光部を配置することができる。一部の実施の形態において、リング状の第１の導光部１３１Ａがリング状の第２の導光部１３２Ａの内側に配置される場合、必要に応じ、リング状の第１の導光部１３１Ａの外周をリング状の第２の導光部１３２Ａの内周に重複させることができ、又その逆も可能である。
【００４３】
図３は本開示の一部の実施の形態による導光構造１３０Ｂの上面図である。一部の実施の形態において、導光構造１３０Ｂはリング状に配置された複数の第１の導光部１３１Ｂ及びリング状に配置された複数の第２の導光部１３２Ｂを備えている。一部の実施の形態において、必要に応じ、複数の第１の導光部１３１Ｂを複数の第２の導光部１３２Ｂの内側又は外側に配置することができると共に、必要に応じ、導光構造１３０Ｂに更に多くの第２の導光部を配置することができる。一部の実施の形態において、リング状の第１の導光部１３１Ｂがリング状の第２の導光部１３２Ｂの内側に配置される場合、必要に応じ、第１の導光部１３１Ｂの外周を第２の導光部１３２Ｂの内周に重複させることができ、又その逆も可能である。
【００４４】
図４は本開示の一部の実施の形態による導光構造１３０Ｃの上面図である。一部の実施の形態において、導光構造１３０Ｃは、半導電層１１１の上方の誘電体層１０１の第１の導光部の機能を果たす内側導光棒１３１Ｃ及び半導電層１１１の上方の誘電体層１０２の第２の導光部の機能を果たす外側導光棒１３２Ｃを備えている。一部の実施の形態において、必要に応じ、導光棒１３１Ｃを導光棒１３２Ｃの内側又は外側に配置することができると共に、必要に応じ、導光構造１３０Ｃに更に多くの導光棒を配置することができる。一部の実施の形態において、必要に応じ、内側導光棒の外周を外側導光棒の内周に重複させることができる。一部の実施の形態において、導光棒１３１Ｃの各々を更に横方向に幾つかの部分に分割することができ、同様に、導光棒１３２Ｃの各々を更に横方向に幾つかの部分に分割することができる。一部の実施の形態において、必要に応じ、導光棒１３１Ｃを接続して一体的な長方形の導光リングを形成することができると共に、必要に応じ、導光棒１３２Ｃを接続して一体的な長方形の導光リングを形成することができる。
【００４５】
光の散乱を防止するという導光構造１３０の設計目的の結果、試料保持部２３からの発光８１をより効率的に光学感知領域１１１Ｂの光感知領域５５に誘導することができる。更に、導光構造１３０、電気相互接続構造１４０、及び光感知領域５５の多接合フォトダイオードの製造がバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合し、同じダイスで同じ製造工程によって製造することができる。また、導光構造１３０、電気相互接続構造１４０、及び光感知領域の多接合フォトダイオードが、２つ別々の装置ではなく、同じダイスで同じ製造工程によって集積される。従って、光学センサー１００の寸法を大幅に縮小することができる。
【００４６】
図５〜図１０は本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図である。一部の実施の形態において、図５〜図１０に開示した製造工程がアルミニウムのバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合している。
【００４７】
図５において、一部の実施の形態において、光感知領域５５が半導電層１１１に形成され、トランジスタ等の電子デバイス１４９が電気回路領域１１１Ａの上方に形成され、次いで、蒸着及び平坦化処理によって、層間誘電体層１０１が半導電層１１１の上に形成される。その後、リソグラフ、エッチング、蒸着、及び平坦化処理が行われ、電気接触子１４１が電気回路領域１１１Ａの上方に形成され、第１の導光部１３１が光学感知領域１１１Ｂの上方に形成される。一部の実施の形態において、電気接触子１４１及び第１の導光部１３１がタングステン（Ｗ）を含んでいる。
【００４８】
図６において、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、電気金属層１４３が電気接触子１４１の上方に形成され、第３の導光部１３３が第１の導光部１３１の上方に形成される。一部の実施の形態において、電気金属層１４３及び第３の導光部１３３がアルミニウム（Ａｌ）を含んでいる。
【００４９】
図７において、蒸着及び平坦化処理によって、金属間誘電体層１０２が層間誘電体層１０１の上に形成される。一部の実施の形態において、金属間誘電体層１０２が、ＨＤＰ蒸着工程によって形成された下部１０２Ａ及びＰＥＣＶＤ工程によって形成された上部層１０２Ｂを有している。
【００５０】
図８において、リソグラフ、エッチング、蒸着、及び平坦化処理が行われ、電気ビア１４２が電気接触子１４１の上方に形成され、第２の導光部１３２が第１の導光部１３１の上方に形成される。一部の実施の形態において、電気ビア１４２及び第２の導光部１３２がタングステン（Ｗ）を含んでいる。
【００５１】
図９において、図６、図７、及び図８に開示した製造工程が繰り返され、第２の導光部１３２、電気ビア１４２、第３の導光部１３３、及び電気金属層１４３を有する複数の金属間誘電体層１０３〜１０５が形成される。その後、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理を含む製造工程によって、開口部１４７Ａを有する金属層１４７が形成され、開口部１４７Ａは長方形の開口部であってよい。金属層１４７は遮光層として機能し、開口部１４７Ａによって光感知領域５５が露出されて試料保持部２３から光を受信する一方、金属層１４７によって他の領域が覆われる。また、金属層１４７はワイヤボンディングによって外部のプリント回路基板（ＰＣＢ）に対して電気接続を形成するためのコンタクトパッドとして機能することができる。一部の実施の形態において、金属層１４７の厚さが下部の金属層より大きく、４，０００オングストロームより大きいことが好ましい。
【００５２】
その後、誘電体蒸着及び平坦化処理が行われ、誘電体層１０６が金属層１４７の上に形成され開口部１４７Ａが埋められる。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がＰＥＣＶＤ処理であり、平坦化が酸化物ＣＭＰ処理である。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がスピンオンガラス（ＳＯＧ）、ＳＯＧの硬化、ＳＯＧのエッチバック、及びＰＥＣＶＤ処理を含んでいる。一部の実施の形態において、誘電体層１０６が酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含むが、４８８ナノメートルの波長を有する背景光を吸収するために窒化ケイ素が好ましい。
【００５３】
図１０において、蒸着処理が行われ、フィルター層１１９が金属間誘電体層１０５の上方に形成される。次いで、蒸着処理が行われ、下部クラッド層１２１及びコア層１２３がフィルター層１１９の上方に形成され、その後、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、試料保持部２３を有する上部クラッド層１２５が光感知領域５５の上方に形成される。一部の実施の形態において、コア層１２３の屈折率がクラッド層１２１及び１２５の屈折率より高い。
【００５４】
一部の実施の形態において、フィルター層１１９が標本２３１から発せられる波長に対して透明であり、試料保持部２３からの発光８１がフィルター層１１９を通して光感知領域５５に向けて伝搬する。下部クラッド層１２１、コア層１２３、及び上部クラッド層１２５によって導波構造１２０が構成される。一部の実施の形態において、下部クラッド層１２１及び上部クラッド層１２５がＳｉＯ２等の酸化物を含んでいる。一部の実施の形態において、コア層１２３がＴａ２Ｏ５又はＳｉＯＮ等の誘電体を含んでいる。
【００５５】
要約すれば、図５〜図１０に示す実施の形態は、導光構造（第１の導光部、第２の導光部、第３の導光部）と電気相互接続構造（電気接触子、電気ビア、電気金属層）とを一体的に形成すること、即ち、実質的に同じ製造工程及び同じ材料で同時に形成し、導光構造及び電気相互接続構造において、対応する要素が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有していることに特徴がある。更に、導光構造と電気相互接続構造とを一体的に形成することによって、製造コストが抑制されるだけでなく製造工程が簡略化される。
【００５６】
図１１Ａは本開示の一部の実施の形態による光学センサー２００の断面図である。一部の実施の形態において、光学センサー２００は、電気回路領域１１１Ａ及び光学感知領域１１１Ｂを有する半導電層１１１、光学感知領域１１１Ｂの上方の試料保持部２３、電気回路領域１１１Ａの上方の、少なくとも１つの電気接触子１４１を含む電気相互接続構造２４０、並びに試料保持部２３と光学感知領域１１１Ｂとの間の、少なくとも１つの第１の導光部１３１を含む導光構造２３０を備えている。
【００５７】
一部の実施の形態において、電気相互接続構造２４０が導光構造２３０と一体的に形成されている。一部の実施の形態において、電気相互接続構造２４０及び導光構造２３０の対応する要素が実質的に同じ製造工程によって形成され、実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。
【００５８】
一部の実施の形態において、第１の導光部１３１が電気接触子１４１と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第１の導光部１３１及び電気接触子１４１が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。一部の実施の形態において、半導電層１１１が水平上面１１２を有し、少なくとも１つの電気接触子１４１及び少なくとも１つの第１の導光部１３１が、水平上面１１２と平行かつ水平上面１１２の上方の実質的に同じ水平面に延び、導光構造２３０が試料保持部２３からの発光８１を光学感知領域１１１Ｂに誘導するように構成されている。
【００５９】
一部の実施の形態において、光学センサー２００が層間誘電体層１０１及び複数の金属間誘電体層２０２〜２０５を備え、層間誘電体層１０１が電気接触子１４１及び第１の導光部１３１を有し、金属間誘電体層２０２〜２０５が、少なくとも１つの電気ビア２４２及び少なくとも１つの電気金属層２４３を電気回路領域１１１Ａの上方に有し、少なくとも１つの第２の導光部２３２及び少なくとも１つの第３の導光部２３３を光学感知領域１１１Ｂの上方に有している。一部の実施の形態において、導光構造２３０が図２に示すリング状のレイアウト、図３に示すリング状の部分のレイアウト、又は図４に示す棒のレイアウトを用いることができる。
【００６０】
一部の実施の形態において、第３の導光部２３３が電気金属層２４３と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第３の導光部２３３及び電気金属層２４３が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。一部の実施の形態において、電気金属層２４３及び第３の導光部２３３が水平上面１１２と平行かつ水平上面１１２の上方の実質的に同じ水平面に延びている。電気金属層２４３及び第３の導光部２３３の上端部が実質的に同じ高さにあり、電気金属層２４３及び第３の導光部２３３の底端部が実質的に同じ高さにあるので、これ等を同じ製造工程を通して形成することができる。
【００６１】
一部の実施の形態において、第２の導光部２３２が電気ビア２４２と実質的に同じ製造工程及び同じ材料によって同時に形成され、第２の導光部２３２及び電気ビア２４２が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有している。一部の実施の形態において、電気ビア２４２及び第２の導光部２３２が、水平上面１１２と平行かつ水平上面１１２の上方の実質的に同じ水平面に延びている。電気ビア２４２及び第２の導光部２３２の上端部が実質的に同じ高さにあり、電気ビア２４２及び第２の導光部２３２の底端部が実質的に同じ高さにあるので、これ等を同じ製造工程を通して形成することができる。
【００６２】
一部の実施の形態において、第２の導光部２３２をすべての誘電体層ではなく、必要に応じ、一部の誘電体層に実装することができる。一部の実施の形態において、上部誘電体層２０５の第２の導光部２３２間の水平距離が下部誘電体層２０３の第２の導光部２３２間の水平距離より大きい。換言すれば、試料保持部２３から光学感知領域１１１Ｂの光感知領域５５まで光伝搬方向に沿って水平距離が縮まる。一部の実施の形態において、導光構造２３０が半導電層１１１の水平上面１１２から垂直又は傾斜して延びている。
【００６３】
一部の実施の形態において、光感知領域５５が、導体を通して電気相互接続構造２４０に電気的に接続され、光感知領域５５において生成された電荷キャリアを更に信号処理するために、電気相互接続構造２４０の電気回路に伝達及び／又はＤＳＰ若しくはマイクロプロセッサー等の信号処理電子装置に出力される。
【００６４】
図１１Ｂは本開示の一部の実施の形態による光学センサー２００’の断面図である。図１１Ｂに示す光学センサー２００’は、導光構造の設計を除き、図１１Ａに示す光学センサー２００と実質的に同じである。図１１Ａにおいて、導光構造２３０の幅が上部領域（試料保持部２３に近接）の方が底部領域（光感知領域５５に近接）より広いのに対し、図１１Ｂでは導光構造２３０’の幅が底部領域（光感知領域５５に近接）の方が上部領域（試料保持部２３に近接）より広い。
【００６５】
図１１Ｃは本開示の一部の実施の形態による光学センサー２００”の断面図である。図１１Ｃに示す光学センサー２００”は、導光構造の設計を除き、図１１Ａに示す光学センサー２００と実質的に同じである。図１１Ａにおいて、導光構造２３０の幅が上部領域（試料保持部２３に近接）の方が底部領域（光感知領域５５に近接）より広いのに対し、図１１Ｃでは導光構造２３０”の幅が底部領域（光感知領域５５に近接）と上部領域（試料保持部２３に近接）とで実質的に同じである。換言すれば、導光構造２３０”の内側壁が水平上面１１２に対して実質的に垂直である。
【００６６】
光の散乱を防止するという導光構造２３０の設計目的の結果、試料保持部２３からの発光８１をより効率的に光学感知領域１１１Ｂの光感知領域５５に誘導することができる。更に、導光構造２３０、電気相互接続構造２４０、及び光感知領域５５の多接合フォトダイオードの製造がバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合し、同じダイスで同じ製造工程によって製造することができる。また、導光構造２３０、電気相互接続構造２４０、及び光感知領域５５の多接合フォトダイオードが、２つ別々の装置ではなく、同じダイスで同じ製造工程によって集積される。従って、光学センサー２００の寸法を大幅に縮小することができる。
【００６７】
図１２〜図１７は本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図である。一部の実施の形態において、図１２〜図１７に開示した製造工程が銅のバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合している。
【００６８】
図１２において、一部の実施の形態において、蒸着及び平坦化処理によって、光感知領域５５が半導電層１１１に形成され、トランジスタ等の電子デバイス１４９が電気回路領域１１１Ａの上方に形成され、次いで層間誘電体層１０１が半導電層１１１の上に形成される。その後、リソグラフ、エッチング、蒸着、及び平坦化処理が行われ、電気接触子１４１が電気回路領域１１１Ａの上方に形成され、第１の導光部１３１が光学感知領域１１１Ｂの上方に形成される。
【００６９】
図１３において、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、電気回路領域１１１Ａの上方の電気接触子１４１及び光学感知領域１１１Ｂの上方の第１の導光部１３１を露出するアパチャー２０２１Ａ及びアパチャー２０２１Ｂを有する金属間誘電体層２０２が形成される。
【００７０】
図１４において、蒸着及び平坦化処理が行われ、少なくとも１つの電気金属層２４３が電気接触子１４１の上方のアパチャー２０２１Ａ内に形成され、少なくとも１つの第３の導光部２３３が第１の導光部１３１の上方のアパチャー２０２１Ｂ内に形成される。一部の実施の形態において、電気金属層２４３及び第３の導光部２３３が銅（Ｃｕ）を含んでいる。
【００７１】
図１５において、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、金属間誘電体層２０３が金属間誘電体層２０２の上方に形成される。その後、蒸着及び平坦化処理が行われ、電気ビア２４２が電気接触子１４１の上方に形成され、第２の導光部２３２が第１の導光部１３１の上方に形成される。一部の実施の形態において、電気ビア２４２及び第２の導光部２３２が銅（Ｃｕ）を含んでいる。
【００７２】
図１６において、図１５に開示した製造工程が繰り返され、複数の金属間誘電体層２０４〜２０５、光学感知領域１１１Ｂの上方の複数の第２の導光部２３２、及び電気回路領域１１１Ａの上方の複数の電気ビア２４２が形成される。その後、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理を含む製造工程によって、開口部１４７Ａを有する金属層１４７が形成され、開口部１４７Ａは長方形の開口部であってよい。金属層１４７は遮光層として機能し、開口部１４７Ａによって光感知領域５５が露出されて試料保持部２３から光を受信する一方、金属層１４７によって他の領域が覆われる。また、金属層１４７はワイヤボンディングによって外部のプリント回路基板（ＰＣＢ）に対して電気接続を形成するためのコンタクトパッドとして機能することができる。一部の実施の形態において、金属層１４７の厚さが下部の金属層より大きく、４，０００オングストロームより大きいことが好ましい。
【００７３】
その後、誘電体蒸着及び平坦化処理が行われ、誘電体層１０６が金属層１４７の上に形成され開口部１４７Ａが埋められる。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がＰＥＣＶＤ処理であり、平坦化が酸化物ＣＭＰ処理である。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がスピンオンガラス（ＳＯＧ）、ＳＯＧの硬化、ＳＯＧのエッチバック、及びＰＥＣＶＤ処理を含んでいる。一部の実施の形態において、誘電体層１０６が酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含むが、４８８ナノメートルの波長を有する背景光を吸収するために窒化ケイ素が好ましい。
【００７４】
図１７において、蒸着処理が行われ、フィルター層１１９が金属間誘電体層２０５の上方に形成される。次いで、蒸着処理が行われ、下部クラッド層１２１及びコア層１２３がフィルター層１１９の上方に形成され、その後、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、試料保持部２３を有する上部クラッド層１２５が光感知領域５５の上方に形成される。
【００７５】
一部の実施の形態において、フィルター層１１９が標本２３１から発せられる波長に対して透明であり、試料保持部２３からの発光８１がフィルター層１１９を通して光感知領域５５に向けて伝搬する。下部クラッド層１２１、コア層１２３、及び上部クラッド層１２５によって導波構造１２０が構成される。一部の実施の形態において、下部クラッド層１２１及び上部クラッド層１２５がＳｉＯ２等の酸化物を含んでいる。一部の実施の形態において、コア層１２３がＴａ２Ｏ５又はＳｉＯＮ等の誘電体を含んでいる。
【００７６】
要約すれば、図１２〜図１７に示す実施の形態は、導光構造（第１の導光部、第２の導光部、第３の導光部）と電気相互接続構造（電気接触子、電気ビア、電気金属層）とを一体的に形成すること、即ち、実質的に同じ製造工程及び同じ材料で同時に形成し、導光構造及び電気相互接続構造において、対応する要素が実質的に同じ物理的及び化学的特性を有していることに特徴がある。更に、導光構造と電気相互接続構造とを一体的に形成することによって、製造コストが抑制されるだけでなく製造工程が簡略化される。
【００７７】
図１８Ａは本開示の一部の実施の形態による光学センサー３００の断面図である。一部の実施の形態において、光学センサー３００は、光学感知領域１１１Ｂを有する半導電層１１１、光学感知領域１１１Ｂの上方の試料保持部２３、及び試料保持部２３からの発光８１を光学感知領域１１１Ｂに誘導するように構成された導波構造３３０を備えている。導波構造３３０は少なくとも１つの導光スペーサ３３１を有し、半導電層１１１の水平上面１１２から延び、導波構造３３０は試料保持部２３の近傍に先細りの上端部３３２を有している。
【００７８】
一部の実施の形態において、光学センサー３００が複数の誘電体層１０１〜１０５を光学感知領域１１１Ｂの上方に含み、導光スペーサ３３１が半導電層１１１の水平上面１１２から複数の誘電体層１０１〜１０５にわたって延びる壁である。一部の実施の形態において、導光スペーサ３３１が半導電層１１１の水平上面１１２から複数の誘電体層にわたって垂直又は傾斜して任意に延びることができる。一部の実施の形態において、導光構造３３０が図２に示すリング状のレイアウト、図３に示すリング状の部分のレイアウト、又は図４に示す棒のレイアウトを用いることができる。
【００７９】
図１８Ｂは本開示の一部の実施の形態による光学センサー３００’の断面図である。図１８Ｂに示す光学センサー３００’は、導光構造の設計を除き、図１８Ａに示す光学センサー３００と実質的に同じである。図１８Ｂにおいて、導光構造３３０’の側壁３３１が半導電層１１１に対し傾斜し、半導電層１１１の水平上面１１２と導光構造３３０’の側壁３３１との挟角（θ）が約６０度〜８９．５度である。
【００８０】
光の散乱を防止するために内側壁を滑らかにするという導光構造３３０の設計目的の結果、試料保持部２３からの発光８１をより効率的に光学感知領域１１１Ｂの光感知領域５５に誘導することができる。更に、導光構造３３０の製造がバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合し、電気相互接続構造１４０及び光感知領域５５の多接合フォトダイオードと同じダイスで同じ製造工程によって製造することができる。また、導光構造３３０、電気相互接続構造１４０、及び光感知領域５５の多接合フォトダイオードが、２つ別々の装置ではなく、同じダイスで同じ製造工程によって集積される。従って、光学センサー３００の寸法を大幅に縮小することができる。
【００８１】
図１９〜図２３は本開示の一部の実施の形態による光学センサーを準備するための断面図である。一部の実施の形態において、図１９〜図２３に開示した製造工程が、アルミニウムのバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術及び銅のバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術の両方に適合している。
【００８２】
図１９において、一部の実施の形態において、光感知領域５５が半導電層１１１に形成され、トランジスタ等の電子デバイス１４９が電気回路領域１１１Ａの上方に形成される。その後、リソグラフ、エッチング、蒸着、及び平坦化処理が行われ、電気接続子１４１、電気金属層１４３、及び電気ビア１４２を有する電気相互接続構造１４０が半導電層１１１の電気回路領域１１１Ａの上方に形成される。
【００８３】
図２０において、リソグラフ及びエッチング処理が行われ、アパチャー３０１が光学感知領域１１１Ｂの光感知領域５５の上方に形成される。その後、金属蒸着処理が行われ、金属層３０２がアパチャー３０１の側壁及び誘電体層１０５の上面に形成される。
【００８４】
図２１において、金属のエッチバック処理が行われて金属層３０２の一部が除去され、アパチャー３０１の側壁に金属のスペーサが形成される。その後、誘電体蒸着及び平坦化処理が行われ、アパチャー３０１を埋める誘電体層３０３形成される。一部の実施の形態において、誘電体層３０３が酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含むが、４８８ナノメートルの波長を有する背景光を吸収するために窒化ケイ素が好ましい。次いで、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理を含む製造工程によって、開口部１４７Ａを有する金属層１４７が形成され、開口部１４７Ａは長方形の開口部であってよい。金属層１４７は遮光層として機能し、開口部１４７Ａによって光感知領域５５が露出されて試料保持部２３から光を受信する一方、金属層１４７によって他の領域が覆われる。また、金属層１４７はワイヤボンディングによって外部のプリント回路基板（ＰＣＢ）に対して電気接続を形成するためのコンタクトパッドとして機能することができる。一部の実施の形態において、金属層１４７の厚さが下部の金属層より大きく、４，０００オングストロームより大きいことが好ましい。
【００８５】
図２２において、誘電体蒸着及び平坦化処理が行われ、誘電体層３０４が金属層１４７の上に形成され、アパチャー３０１及び開口部１４７Ａが埋められる。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がＰＥＣＶＤ処理であり、平坦化が酸化物ＣＭＰ処理である。一部の実施の形態において、誘電体蒸着がスピンオンガラス（ＳＯＧ）、ＳＯＧの硬化、ＳＯＧのエッチバック、及びＰＥＣＶＤ処理を含んでいる。一部の実施の形態において、誘電体層３０４が酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含むが、４８８ナノメートルの波長を有する背景光を吸収するために窒化ケイ素が好ましい。
【００８６】
図２３において、蒸着処理が行われ、フィルター層１１９が金属間誘電体層１０５の上方に形成される。次いで、蒸着処理が行われ、下部クラッド層１２１及びコア層１２３がフィルター層１１９の上方に形成され、その後、蒸着、リソグラフ、及びエッチング処理が行われ、試料保持部２３を有する上部クラッド層１２５が光感知領域５５の上方に形成される。
【００８７】
一部の実施の形態において、フィルター層１１９が標本２３１から発せられる波長に対して透明であり、試料保持部２３からの発光８１がフィルター層１１９を通して光感知領域５５に向けて伝搬する。下部クラッド層１２１、コア層１２３、及び上部クラッド層１２５によって導波構造１２０が構成される。一部の実施の形態において、下部クラッド層１２１及び上部クラッド層１２５がＳｉＯ２等の酸化物を含んでいる。一部の実施の形態において、コア層１２３がＴａ２Ｏ５又はＳｉＯＮ等の誘電体を含んでいる。
【００８８】
本開示の一部の実施の形態によって光学センサーが提供される。光学センサーは電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方の試料保持部、試料保持部と光学感知領域との間の導光構造、並びに電気回路領域の上方の電気相互接続構造を備えている。電気相互接続構造が導光構造と一体的に形成され、導光構造が試料保持部からの発光を光学感知領域に誘導するように構成されている。
【００８９】
本開示の一部の実施の形態によって光学センサーが提供される。光学センサーは電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方の試料保持部、電気回路領域の上方の少なくとも１つの電気接触子、並びに試料保持部からの発光を光学感知領域に誘導するように構成された少なくとも１つの第１の導光部を備えている。半導電層が水平上面を有し、少なくとも１つの第１の導光部が試料保持部と光学感知領域との間にあり、少なくとも１つの電気接触子及び少なくとも１つの第１の導光部が水平上面と平行かつ水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びている。
【００９０】
本開示の一部の実施の形態によって光学センサーが提供される。光学センサーは光学感知領域を有する半導電層、光学感知領域の上方に試料保持部、及び試料保持部からの発光を光学感知部に誘導するように構成された導光構造を備えている。導光構造は少なくとも１つの導光スペーサを有し、半導電層の水平上面から延び、導波構造は試料保持部の近傍に先細りの上端部を有している。
【００９１】
導光構造は光の散乱を防止するように設計されている。この導光構造の設計の結果、試料保持部からの発光をより効率的に光学感知領域の光感知領域に誘導することができる。更に、導光構造の製造がバックエンド（ＢＥＯＬ）メタライゼーション技術に適合し、電気相互接続構造及び光感知領域の多接合フォトダイオードと同じダイスで同じ製造工程によって製造することができる。また、導光構造、電気相互接続構造、及び光感知領域の多接合フォトダイオードが、２つ別々の装置ではなく、同じダイスで同じ製造工程によって集積される。従って、光学センサーの寸法を大幅に縮小することができる。
【００９２】
本開示及びその効果を詳細に説明してきたが、当然のことながら、添付の特許請求の範囲に規定する本開示の精神及び範囲を逸脱せずに、本明細書に対し様々な変更、置換、及び改変が可能である。例えば、前述の処理の多くを別の方法で他の処理に置換若しくは他の処理と組み合わせて実施することができる。
【００９３】
更に、本出願の範囲を本明細書に記載の工程、機械、製造、組成物、手段、方法、及びステップの特定の実施の形態に限定することを意図するものではない。当業者であれば本開示によって容易に理解できるように、本明細書に記載の対応する実施の形態と実質的に同じ機能果たす、又は実質的に同じ結果を達成する既存又は今後開発される工程、機械、製造、組成物、手段、又はステップを本開示に応じて使用することができる。従って、添付の実施の形態は、かかる工程、機械、製造、組成物、手段、方法、又はステップをその範囲に含むことを意図したものである。
【符号の説明】
【００９４】
１００、２００、３００  光学センサー
１０１〜１０５          誘電体層
１０６、３０４          誘電体層
１１１                  半導電層
１１１Ａ                電気回路領域
１１１Ｂ                光学感知領域
１１９                  フィルター層
１２０                  導波構造
１３０、３３０          導光構造
１３１                  第１の導光部
１３２                  第２の導光部
１３３                  第３の導光部
１４０                  電気相互接続構造
１４１                  電気接触子
１４２                  電気ビア
１４３                  電気金属層
１４７                  金属層
１４７Ａ                開口部
２３                    試料保持部 
５５                    光感知領域
３３１                  導光スペーサ
【図１Ａ】
2018054623.tif 000003
【図１Ｂ】
2018054623.tif 000004
【図１Ｃ】
2018054623.tif 000005
【図２】
2018054623.tif 000006
【図３】
2018054623.tif 000007
【図４】
2018054623.tif 000008
【図５】
2018054623.tif 000009
【図６】
2018054623.tif 000010
【図７】
2018054623.tif 000011
【図８】
2018054623.tif 000012
【図９】
2018054623.tif 000013
【図１０】
2018054623.tif 000014
【図１１Ａ】
2018054623.tif 000015
【図１１Ｂ】
2018054623.tif 000016
【図１１Ｃ】
2018054623.tif 000017
【図１２】
2018054623.tif 000018
【図１３】
2018054623.tif 000019
【図１４】
2018054623.tif 000020
【図１５】
2018054623.tif 000021
【図１６】
2018054623.tif 000022
【図１７】
2018054623.tif 000023
【図１８Ａ】
2018054623.tif 000024
【図１８Ｂ】
2018054623.tif 000025
【図１９】
2018054623.tif 000026
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月7日(2017.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記試料保持部と前記光学感知領域との間の導光構造、
前記試料保持部と前記導光構造との間に配された金属層、及び
前記電気回路領域の上方の電気相互接続構造、
を備えた光学センサーであって、
前記電気相互接続構造と前記導光構造とが、同じ材料で形成されており、前記金属層が、前記電気相互接続構造と前記導光構造とを覆っており、さらに前記金属層が、前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記導光構造が、前記試料保持部からの発光であって前記開口部を通過した発光を、前記光学感知領域に誘導するように構成されて成ることを特徴とする光学センサー。
【請求項２】
前記電気相互接続構造が、前記電気回路領域の上方に少なくとも１つの電気接触子を備え、前記導光構造が、前記光学感知領域の上方に少なくとも１つの第１の導光部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項３】
前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの電気接触子及び前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項４】
前記導光構造がリング状に配列された複数の第１の導光部を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の導光部がリング状部であることを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項６】
前記電気相互接続構造が前記少なくとも１つの電気接触子の上方に少なくとも１つの電気ビアを備え、前記導光構造が前記少なくとも１つの第１の導光部の上方に少なくとも１つの第２の導光部を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学センサー。
【請求項７】
前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの電気ビア及び前記少なくとも１つの第２の導光部が前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項８】
前記導光構造がリング状に配列された複数の第２の導光部を備えたことを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の導光部がリング状部であることを特徴とする請求項６記載の光学センサー。
【請求項１０】
前記導光構造が前記半導電層の水平上面から延びていることを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１１】
前記導光構造が、前記半導電層の上方の第１の層内に内側導光棒を備え、該半導電層の上方の第２の層内に外側導光棒を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１２】
前記導光構造の幅が、前記試料保持部に近い上部領域の方が前記光感知領域に近い底部領域より広いことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１３】
前記導光構造の幅が、前記光感知領域に近い底部領域の方が前記試料保持部に近い上部領域より広いことを特徴とする請求項１記載の光学センサー。
【請求項１４】
電気回路領域及び光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記電気回路領域の上方の少なくとも１つの電気接触子、
前記試料保持部からの発光を前記光学感知領域に誘導するように構成された少なくとも１つの第１の導光部、及び
前記試料保持部と前記少なくとも１つの第１の導光部との間に配された金属層、
を備えた光学センサーであって、
前記金属層が、前記少なくとも１つの電気接触子と前記少なくとも１つの第１の導光部とを覆っており、さらに前記金属層が、前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記半導電層が水平上面を有し、前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記試料保持部と前記光学感知領域との間にあり、前記少なくとも１つの電気接触子及び前記少なくとも１つの第１の導光部が、前記水平上面と平行かつ該水平上面の上方の実質的に同じ水平面に延びていることを特徴とする光学センサー。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電気接触子と前記少なくとも１つの第１の導光部とが、同じ材料で形成されて成ることを特徴とする請求項１４記載の光学センサー。
【請求項１６】
光学感知領域を有する半導電層、
前記光学感知領域の上方の試料保持部、
前記試料保持部からの発光を前記光学感知領域に誘導するように構成された導光構造、及び
前記試料保持部と前記導光構造との間に配された金属層、
を備えた光学センサーであって、
前記金属層が、前記導光構造を覆っており、さらに前記金属層が、前記光学感知領域の上方に配された開口部を有しており、前記導光構造が、前記半導電層の水平上面から延びる少なくとも１つの導光スペーサを有し、前記導光構造が、前記試料保持部の近傍に先細りの上端部を有して成ることを特徴とする光学センサー。
【請求項１７】
前記導光構造がリング状に配列された複数の導光スペーサを備えたことを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項１８】
前記導光構造がリング状の誘導部を備えたことを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項１９】
前記光学感知領域の上方に複数の誘電体層を備え、前記少なくとも１つの導光スペーサが前記複数の誘電体層にわたって延びていることを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。
【請求項２０】
前記導光構造が前記半導電層に対し傾斜した側壁を有し、前記半導電層の前記水平上面と前記側壁との間の挟角が約６０度〜８９．５度であることを特徴とする請求項１６記載の光学センサー。