(57)【要約】【課題】隣り合う受光部の間隔の自由度を高めることができ、受光領域全体を小さくできる光検出装置およびそれを備えるセンサパッケージを提供すること。【解決手段】フォトダイオード１４Ｒおよびフォトダイオード１４Ｂが互いに間隔を空けて形成された半導体基板１０と、半導体基板１０上に形成され、フォトダイオード１４Ｒを覆うように配置された赤フィルタ１９Ｒ、およびフォトダイオード１４Ｂを覆うように配置された青フィルタ１９Ｂを含むカラーフィルタ１１とを含む、カラーセンサチップ３において、カラーフィルタ１１に、フォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂとの間のｎ型境界領域１７上において、赤フィルタ１９Ｒおよび青フィルタ１９Ｂの周縁部２１Ｒ，２１Ｂ同士の重なりによってフィルタ積層構造２２を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受光部および第２受光部が互いに間隔を空けて形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、前記第１受光部を覆うように配置された第１波長域の光成分を選択的に透過させる第１フィルタ、および前記第２受光部を覆うように配置された、前記第１波長域とは異なる第２波長域の光成分を選択的に透過させる第２フィルタを含む光学フィルタとを含み、
前記光学フィルタは、前記第１受光部と前記第２受光部との間の境界領域上において、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの縁部同士が重なり合うことによって形成されたフィルタ積層構造を有している、光検出装置。
【請求項２】
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの縁部は、それぞれ、前記境界領域の中央よりも前記第２受光部および前記第１受光部に近い側にまで延びている、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記フィルタ積層構造と前記境界領域との間において前記半導体基板の表面に沿って形成された金属層をさらに含む、請求項１または２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記金属層は、前記第１受光部および／または前記第２受光部の縁部にオーバーラップするように形成されている、請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記半導体基板と前記光学フィルタとの間において前記半導体基板から順に積層された、複数の層間絶縁膜と、パッシベーション膜とをさらに含み、
前記金属層は、前記複数の層間絶縁膜のうち最上層にある層間絶縁膜よりも下方の層間絶縁膜上に配置されている、請求項３または４に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記光学フィルタで覆われた領域よりも外方の領域において前記最上層にある層間絶縁膜上に形成され、前記パッシベーションで覆われた最上層配線をさらに含む、請求項５に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記金属層は、アルミニウムからなる、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記金属層の下方において前記半導体基板の表面部に形成されたｐｎ接合部をさらに含む、請求項３〜７のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記フィルタ積層構造と前記境界領域との間において前記半導体基板の表面部に形成されたｐｎ接合部をさらに含む、請求項１または２に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記フィルタ積層構造は、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが複数回重なり合うことによって形成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記光学フィルタは、カラーフィルタを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記境界領域の幅は、５μｍ〜２５μｍである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光検出装置を備える、センサパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置およびそれを備えるセンサパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１は、ｎ型半導体基板と、ｎ型半導体基板に積層されたｐ型半導体層と、ｐ型半導体層に積層された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に順に積層された多層干渉フィルタおよび平坦化膜と、ｐ型半導体層と層間絶縁膜との境界から、ｐ型半導体層の厚み方向下向きに互いに間隔をあけた状態で形成された複数のフォトダイオードとを含む固体撮像装置を開示している。多層干渉フィルタは、各フォトダイオードに対応して厚みが相違しているとともに、フォトダイオードに対応して領域ごとに透過帯域が規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように複数のフォトダイオードが互いに隣り合った構成を有する装置では、一方のフォトダイオードに対応するフィルタを斜めに透過した光成分が、他方のフォトダイオードとの境界領域を越えて当該他方のフォトダイオードに入射する場合がある。
この入射した光成分が当該他方のフォトダイオードで検出してもよい波長域のものであれば問題とならないが、異なった波長域の成分である場合には、当該他方のフォトダイオードにとってノイズ成分となってしまう。
【０００５】
そこで従来、他方のフォトダイオードへのノイズ成分の入射を防止するため、隣り合うフォトダイオードの間隔をできる限り広くする対策が講じられていた。しかしながら、この対策のおかげで、隣り合うフォトダイオードの間隔が制約され、フォトダイオードの配置領域全体を小さくすることが困難であった。
本発明の目的は、隣り合う受光部の間隔の自由度を高めることができ、受光領域全体を小さくできる光検出装置およびそれを備えるセンサパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、第１受光部および第２受光部が互いに間隔を空けて形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、前記第１受光部を覆うように配置された第１波長域の光成分を選択的に透過させる第１フィルタ、および前記第２受光部を覆うように配置された、前記第１波長域とは異なる第２波長域の光成分を選択的に透過させる第２フィルタを含む光学フィルタとを含み、前記光学フィルタは、前記第１受光部と前記第２受光部との間の境界領域上において、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの縁部同士が重なり合うことによって形成されたフィルタ積層構造を有している、光検出装置である。
【０００７】
この構成によれば、フィルタ積層構造を形成することによって、第１フィルタおよび第２フィルタの縁部を、それぞれ、第２受光部および第１受光部の近傍にまで延ばすことができる。これにより、第１受光部から、第２波長域の光成分が透過不可能な領域（第１フィルタで覆われた領域）の周縁までの距離を、第１フィルタおよび第２フィルタが境界領域上で横方向（半導体基板の表面に沿う方向）に隣接している構成に比べて、広く確保することができる。その逆も同じで、第２受光部から、第１波長域の光成分が透過不可能な領域（第２フィルタで覆われた領域）の周縁までの距離を、広く確保することができる。このため、隣り合う第１受光部および第２受光部の間隔を比較的狭めても、フィルタ積層構造の一部である第１フィルタおよび第２フィルタのどちらかで、ノイズ成分をカットすることができる。よって、ノイズ成分の誤検出を防止しながら、第１受光部および第２受光部のピッチを短くして受光領域全体を小さくすることができる。これにより、小型な光検出装置を提供することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの縁部は、それぞれ、前記境界領域の中央よりも前記第２受光部および前記第１受光部に近い側にまで延びている、請求項１に記載の光検出装置である。
この構成によれば、第１受光部から、第２波長域の光成分が透過不可能な領域の周縁までの距離を、境界領域の中央を越える量で得ることができる。その逆も同じで、第２受光部から、第１波長域の光成分が透過不可能な領域の周縁までの距離を、境界領域の中央を越える量で得ることができる。これにより、第１受光部および第２受光部のそれぞれに関して、入射角が比較的小さいノイズ成分をも良好にカットすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記フィルタ積層構造と前記境界領域との間において前記半導体基板の表面に沿って形成された金属層をさらに含む、請求項１または２に記載の光検出装置である。
この構成によれば、ノイズ成分がフィルタ積層構造の側方を通過して第１受光部および第２受光部へ向かっても、そのノイズ成分を、金属層とフィルタ積層構造との間で繰り返し反射させることによって減衰させることができる。そのため、当該ノイズ成分が第１受光部および第２受光部で検出されても、検出精度への影響が少なくて済む。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記金属層は、前記第１受光部および／または前記第２受光部の縁部にオーバーラップするように形成されている、請求項３に記載の光検出装置である。
この構成によれば、ノイズ成分が第１受光部および第２受光部に直接入射することを確実の防止することができる。つまり、当該ノイズ成分を、金属層−フィルタ積層構造間で確実に反射させることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記半導体基板と前記光学フィルタとの間において前記半導体基板から順に積層された、複数の層間絶縁膜と、パッシベーション膜とをさらに含み、前記金属層は、前記複数の層間絶縁膜のうち最上層にある層間絶縁膜よりも下方の層間絶縁膜上に配置されている、請求項３または４に記載の光検出装置である。
この構成によれば、少なくとも光学フィルタで覆われた領域においては、パッシベーション膜の表面を平坦にできるので、パッシベーション膜上の光学フィルタの特性への悪影響を軽減することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記光学フィルタで覆われた領域よりも外方の領域において前記最上層にある層間絶縁膜上に形成され、前記パッシベーションで覆われた最上層配線をさらに含む、請求項５に記載の光検出装置である。
この構成によれば、光学フィルタで覆われた領域よりも外方の領域ではパッシベーション膜が平坦でなくてもよいので、この領域を配線の形成のためのスペースとして有効に利用することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記金属層は、アルミニウムからなる、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光検出装置である。
この構成によれば、層間絶縁膜上にアルミニウム配線を形成する場合に、当該アルミニウム配線と同じ工程で金属層を形成することができる。
請求項８に記載の発明は、前記金属層の下方において前記半導体基板の表面部に形成されたｐｎ接合部をさらに含む、請求項３〜７のいずれか一項に記載の光検出装置である。
【００１４】
この構成によれば、フィルタ積層構造の側方を通過したノイズ成分を金属層で反射できなくても、ｐｎ接合部で吸収することができる。
請求項９に記載の発明は、前記フィルタ積層構造と前記境界領域との間において前記半導体基板の表面部に形成されたｐｎ接合部をさらに含む、請求項１または２に記載の光検出装置である。
【００１５】
この構成によれば、ノイズ成分がフィルタ積層構造の側方を通過して第１受光部および第２受光部へ向かっても、そのノイズ成分を、ｐｎ接合部で吸収することができる。
請求項１０に記載の発明は、前記フィルタ積層構造は、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが複数回重なり合うことによって形成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光検出装置である。
【００１６】
この構成によれば、フィルタ積層構造において、ノイズ成分をより効果的にカットすることができる。
請求項１１に記載の発明は、前記光学フィルタは、カラーフィルタを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光検出装置である。
この構成によれば、ノイズ成分に起因する混色を抑制することができる。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、前記境界領域の幅は、５μｍ〜２５μｍである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光検出装置である。
この構成によれば、境界領域の幅が５μｍ〜２５μｍである小型な光検出装置を提供することができる。
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光検出装置を備える、センサパッケージである。
【００１８】
この構成によれば、小型化を図ることができる本発明の光検出装置を備えているため、小型なセンサパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るセンサパッケージの断面図である。
【図２】図２は、図１のカラーセンサチップの平面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III切断線で切断したときのカラーセンサチップの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の効果を説明するための参考例に係るカラーセンサチップの要部断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａは、本発明の効果を説明するための図３のカラーセンサチップの要部拡大図である。
【図５】図５は、青フィルタおよび赤フィルタを透過した後の光成分の分光特性を示すグラフである。
【図６】図６は、図３に示すカラーセンサチップの変形例を示す図である。
【図７】図７は、図３に示すカラーセンサチップの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るセンサパッケージ１の断面図である。
センサパッケージ１は、パッケージ本体２と、本発明の光検出装置の一例としてのカラーセンサチップ３と、赤外線フィルタ４とを含む。
パッケージ本体２は、たとえば、上面が開放された直方体箱状の遮光性樹脂からなり、内部にカラーセンサチップ３を設置するための空間５が設けられている。空間５の内外に跨るように、複数のリード６がパッケージ本体２の側壁を貫通して設けられている。
【００２１】
カラーセンサチップ３は、その受光面７を上方に向けた姿勢で、パッケージ本体２の空間５に設置されている。たとえば、複数のリード６のいくつかと一体的に形成されたダイパッド（図示せず）上にダイボンディングされている。カラーセンサチップ３の受光面（上面）７には、本発明の最上層配線の一例としての複数の電極パッド８が形成されている。電極パッド８およびリード６は、ボンディングワイヤ９によって一対一で接続されている。
【００２２】
赤外線フィルタ４は、パッケージ本体２の上部開放部を塞ぐように配置され、パッケージ本体２の空間５へ向かう光の赤外線の波長域（たとえば７００ｎｍ〜１３００ｎｍ）の成分を選択的にカットする（吸収する）。赤外線フィルタ４によって、赤外線の波長域の光成分がカットされた光をカラーセンサチップ３へ供給することができる。
次に、図２および図３を参照して、カラーセンサチップ３の具体的な構成を説明する。
【００２３】
図２は、図１のカラーセンサチップ３の平面図である。図３は、図２のIII−III切断線で切断したときのカラーセンサチップ３の断面図である。
カラーセンサチップ３は、可視光線の波長域（概ね短波長限界が３６０ｎｍ〜４００ｎｍで、長波長限界が７６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の光成分を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）それぞれの色信号に分けて検出可能なＲＧＢセンサである。
【００２４】
カラーセンサチップ３は、半導体基板１０と、本発明の光学フィルタの一例としてのカラーフィルタ１１とを備えている。
半導体基板１０は、この実施形態では、ｎ型シリコン基板である。半導体基板１０は、平面視四角形状に形成されており、その中央部に受光領域１２が設定され、受光領域１２を取り囲む周縁部に外周領域１３が設定されている。
【００２５】
受光領域１２において半導体基板１０の表面部には、複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよび本発明のｐｎ接合部の一例としてのダミーフォトダイオード１５が形成されている。なお、図３では、複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂのうちフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｂを、それぞれ、本発明の第１受光部および第２受光部の一例として示している。
【００２６】
複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、それぞれ、カラーセンサチップ３に入射する可視光線のうち、赤色の波長域（たとえば５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の成分、緑色の波長域（たとえば５００ｎｍ〜５６０ｎｍ）の成分、青色の波長域（たとえば４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の成分を選択的に検出する。複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、互いに一定間隔を空けて配列されたｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂとｎ型半導体基板１０とのｐｎ接合によって構成されている。
【００２７】
複数のｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの配列形態は、この実施形態では、正方格子配列である。この配列形態では、たとえば、図２に示すように、ｐ型半導体領域１６Ｒおよびｐ型半導体領域１６Ｂの２つを互いに対向配置し、他方の対角においてｐ型半導体領域１６Ｂおよびｐ型半導体領域１６Ｇを互いに対角配置してもよい。これにより、半導体基板１０の表面部には、互いに隣り合うフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの間の領域が平面視で十字状に連なってできたｎ型境界領域１７が形成されている。なお、ｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの配列形態は、正方格子配列に限らず、たとえばハニカム配列等であってもよいし、各配列形態におけるｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの位置は適宜設定することができる。
【００２８】
ｎ型境界領域１７の幅Ｗ１（隣り合うｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの間隔）は、たとえば、５μｍ〜２５μｍである。ダミーフォトダイオード１５は、ｎ型境界領域１７に形成されたｐ型半導体領域１８とｎ型半導体基板１０とのｐｎ接合によって構成されている。
ｐ型半導体領域１８は、ｎ型境界領域１７の平面形状に倣って十字状に形成され、その全体がｎ型境界領域１７から外側にはみ出ないようにｎ型境界領域１７内に収まっている。また、ｐ型半導体領域１８は、隣り合う両側のｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂとの間にｎ型部分を介在させることによって、ｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと間隔を空けて形成されている。さらに、この実施形態では、ｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよびｐ型半導体領域１８は、互いに同じ深さを有している。これにより、ｎ型半導体基板１０の表面に対して選択的にｐ型ドーパントを注入・拡散させることによって、ｐ型半導体領域１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよびｐ型半導体領域１８を同時に形成することができる。
【００２９】
カラーフィルタ１１は、赤フィルタ１９Ｒ、緑フィルタ１９Ｇおよび青フィルタ１９Ｂを含む。カラーフィルタ１１としては、たとえば、顔料をベースとしたカラーレジスト、ナノインプリント技術を用いて形成した透過型レジスト、ゼラチン膜等を適用できる。なお、図２では、明瞭化のために、赤フィルタ１９Ｒ、緑フィルタ１９Ｇおよび青フィルタ１９Ｂを、それぞれ、破線のハッチング、一点鎖線のハッチングおよび実線のハッチングが付された領域で表している。また、図３では、赤フィルタ１９Ｒ、緑フィルタ１９Ｇおよび青フィルタ１９Ｂのうち互いに隣り合う赤フィルタ１９Ｒおよび青フィルタ１９Ｂを、それぞれ、本発明の第１フィルタおよび第２フィルタの一例として示している。
【００３０】
赤フィルタ１９Ｒ、緑フィルタ１９Ｇおよび青フィルタ１９Ｂは、それぞれ、フォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの直上に配置され、各フォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと垂直方向（上下方向）に対向するメイン部２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、各メイン部２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂから水平方向（横方向）に引き出された周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂとを一体的に備えている。
【００３１】
各周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、この実施形態ではそれぞれ、各メイン部２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの周囲を取り囲むように環状に形成されている。また、各周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂのメイン部２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの引き出し量（各フォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの周縁から周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの周縁までの距離）は、ｎ型境界領域１７の幅Ｗ１の１／２を超える量で設定されている。たとえば、図３に示すように、周縁部２１Ｒ，２１Ｂは、それぞれ、ｎ型境界領域１７の幅方向の中央部Ｃよりもフォトダイオード１４Ｂ，１４Ｒに近い側にはみ出すように延びている。これにより、周縁部２１Ｒ，２１Ｂそれぞれの引き出し量Ｗ２，Ｗ３は、ｎ型境界領域１７の幅Ｗ１の１／２よりも大きくなっている。
【００３２】
この実施形態では、上記のように各周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがｎ型境界領域１７の中央部Ｃを越えて延びるように形成されているので、ｎ型境界領域１７上では、隣り合う周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ同士が重なり合っている。たとえば図２では、各フィルタ１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂを示すハッチングをクロスさせることによって、この重なり部分を表している。これにより、カラーフィルタ１１には、周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ同士の重なりによってフィルタ積層構造２２が形成されている。
【００３３】
フィルタ積層構造２２は、カラーセンサチップ３では、各フィルタ１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが複数回重なり合うことによって形成されている。たとえば図３に示すように、赤フィルタ１９Ｒおよび青フィルタ１９Ｂは、それぞれ、２枚のカラーレジスト膜を積層することによって構成されている。そして、フィルタ積層構造２２の部分においては、赤フィルタ１９Ｒおよび青フィルタ１９Ｂそれぞれのカラーレジスト膜が交互に積層されている。具体的には、赤フィルタ１９Ｒの下側の膜、青フィルタ１９Ｂの下側の膜、赤フィルタ１９Ｒの上側の膜、および青フィルタ１９Ｂの上側の膜が順に積層されることによって、フィルタ積層構造２２が構成されている。
【００３４】
このようなフィルタ積層構造２２は、たとえば、後述するパッシベーション膜２５の表面に、赤フィルタ１９Ｒのレジスト膜を所定のパターンで形成し、このレジスト膜上に、青フィルタ１９Ｂのレジスト膜を、一部が赤フィルタ１９Ｒと重なるパターンで形成することによって形成することができる。図３のように複数回重ねる場合は、この工程を複数回繰り返せばよい。
【００３５】
カラーセンサチップ３は、図３に示すように、半導体基板１０とカラーフィルタ１１との間において半導体基板１０から順に積層された複数の層間絶縁膜２３，２４およびパッシベーション膜２５と、複数の層間絶縁膜２３，２４上に配置された配線層２６，２７とをさらに含む。すなわち、カラーセンサチップ３は、半導体基板１０上に多層配線構造を有している。
【００３６】
この実施形態では、層間絶縁膜２３，２４は酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、パッシベーション膜２５は窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり、配線層２６，２７はアルミニウムからなる。なお、複数の層間絶縁膜は、図３のように二層であってもよいし、それ以上であってもよい。
層間絶縁膜２３，２４のうち層間絶縁膜２４は、最上層の層間絶縁膜である。この最上層の層間絶縁膜２４における受光領域１２の表面は、配線層が形成されていない平坦な面となっている。一方、外周領域１３において最上層の層間絶縁膜２４上には、本発明の最上層配線の一例としての配線層２７が形成されている。配線層２７は、その一部が電極パッド８としてパッシベーション膜２５から露出している。
【００３７】
本発明の金属層の一例としての配線層２６は、受光領域１２において、最上層の層間絶縁膜２４よりも下方の層間絶縁膜２３上に配置されている。このように、受光領域１２に配置する配線層２６を、最上層の層間絶縁膜２４よりも下方の層間絶縁膜２３上に形成することによって、パッシベーション膜２５と最上層の層間絶縁膜２４との界面を平坦にすることができる。言い換えれば、最上層の層間絶縁膜２４の受光領域１２に配線層を形成すると、当該配線層が形成された領域においてパッシベーション膜２５が盛り上がり、その盛り上がりによってカラーフィルタ１１の特性へ悪影響を及ぼす虞があるが、そのような悪影響を軽減することができる。
【００３８】
また、配線層２６は、フォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂとの間に跨るように、半導体基板１０の表面に沿って形成されている。具体的には、ｐ型半導体領域１８の平面形状に倣って十字状に形成され、ｎ型境界領域１７の長手方向（この実施形態では、十字の直線方向）に関しては、ｎ型境界領域１７から外側にはみ出ないようにｎ型境界領域１７内に収まっている。一方、当該長手方向に直交するｎ型境界領域１７の幅方向に関しては、ｎ型境界領域１７よりも外側にはみ出る（引き出される）ように形成され、フォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂの縁部にオーバーラップしている。すなわち、配線層２６は、ｎ型境界領域１７を区画するｐ型半導体領域１６Ｒおよびｐ型半導体領域１６Ｂそれぞれの周縁に対してｐ型半導体領域１６Ｒおよびｐ型半導体領域１６Ｂの内方領域に引き出された引き出し部を有している。
【００３９】
パッシベーション膜２５は、最上層の層間絶縁膜２４の受光領域１２および外周領域１３を覆うように形成されている。パッシベーション膜２５の外周領域１３には、配線層２７を電極パッド８として露出させるためのパッド開口２８が形成されている。パッシベーション膜２５は、配線層２７が形成された領域において盛り上がることになる。しかしながら、この盛り上がりが形成された外周領域１３は、図３のようにカラーフィルタ１１が実質的に形成されず、たとえ形成されても、直下にフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｂがない領域である。したがって、パッシベーション膜２５が平坦でなくても、カラーフィルタ１１の特性へ悪影響を及ぼすことはほとんどない。そのため、この実施形態では、外周領域１３を配線層２７（電極パッド８）の形成のためのスペースとして有効に利用することができる。
【００４０】
また、カラーセンサチップ３は、半導体基板１０の裏面に形成されたカソード電極２９を含む。カソード電極２９は、半導体基板１０の裏面全体に接合していて、複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよびダミーフォトダイオード１５の共通のカソード端子となっている。また、カソード電極２９は、カラーセンサチップ３がパッケージングされる際に、たとえばパッケージ本体２（図１）内のダイパッド（図示せず）に、半田等の接合材を介して接合される。一方、図示しないが、アノード端子は、複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよびダミーフォトダイオード１５それぞれ個別に設けられ、外周領域１３上の電極パッド８に、それぞれ、電気的に接続されている。
【００４１】
次に、図４Ａ、図４Ｂおよび図５を参照して、カラーセンサチップ３によって得られる効果を説明する。
図４Ａは、本発明の効果を説明するための参考例に係るカラーセンサチップ２９の要部断面図である。図４Ａは、本発明の効果を説明するための図３のカラーセンサチップ３の要部拡大図である。図５は、青フィルタおよび赤フィルタを透過した後の光成分の分光特性を示すグラフである。
【００４２】
まず、参考例に係るカラーセンサチップ２９の構成について説明する。なお、図４Ａにおいて、前述の図３に示された各部と対応する部分には同一の参照符号を付して示す。
カラーセンサチップ２９では、前述のカラーフィルタ１１に代えて、赤フィルタ３１Ｒおよび青フィルタ３１Ｂを含むカラーフィルタ３０を備えている。赤フィルタ３１Ｒおよび青フィルタ３１Ｂは、ｎ型境界領域１７上において、中央部Ｃを挟んで水平方向に微小な間隔を空けて隣り合っている。
【００４３】
しかしながら、赤フィルタ３１Ｒおよび青フィルタ３１Ｂが隣接する構成は、たとえば、フォトダイオード１４Ｒから、青色の波長域の光成分が透過不可能な領域（赤フィルタ３１Ｒで覆われた領域）の周縁までの距離Ｗ４を、ｎ型境界領域１７の幅Ｗ１の１／２以下に制約する。そのため、青色の光成分が流出する領域までの距離を広く確保できない。このため、図４Ａに矢印ＢＬ１で示すように、青フィルタ３１Ｂを透過してｎ型境界領域１７の近傍に斜めに入射する光成分が、フォトダイオード１４Ｒに入射する虞がある。しかも、カラーセンサチップ２９では、ダミーフォトダイオード１５および配線層２６が形成されていないため、他に当該青色の光成分をカットする手段がない。その結果、当該青色の光成分が、フォトダイオード１４Ｒにおいてノイズ成分として検出される場合がある。したがって、カラーセンサチップ２９の構成においてノイズ成分の検出を防止するためには、隣り合うフォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂとの間隔Ｗ１をできる限り広くする必要がある。
【００４４】
これに対し、この実施形態のカラーセンサチップ３では、図４Ｂに示すように、赤フィルタ１９Ｒおよび青フィルタ１９Ｂを重ね合わせてフィルタ積層構造２２を形成することによって、周縁部２１Ｒおよび周縁部２１Ｂを、それぞれ、ｎ型境界領域１７の中央部Ｃを越えてフォトダイオード１４Ｂおよびフォトダイオード１４Ｒの近傍にまで延ばすことができる。これにより、たとえば、フォトダイオード１４Ｒから、青色の波長域の光成分が透過不可能な領域（赤フィルタ１９Ｒで覆われた領域）の周縁までの距離Ｗ２を、図４Ａの距離Ｗ４に比べて広く確保することができる。このため、隣り合うフォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂとの間隔Ｗ１を比較的狭めても、図４Ｂに矢印ＢＬ２で示す青色の光成分を、フィルタ積層構造２２の一部である赤フィルタ１９Ｒでカットすることができる。よって、ノイズ成分の誤検出を防止しながら、フォトダイオード１４Ｒ，１４Ｂのピッチを短くして受光領域１２全体を小さくすることができる。これにより、小型なカラーセンサチップ３を提供することができる。
【００４５】
カラーセンサチップ３ではさらに、フィルタ積層構造２２の直下において、フォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂとの間に跨るように配線層２６が形成されている。これにより、図４Ｂに矢印ＢＬ３で示すように、青色の光成分（ノイズ成分）がフィルタ積層構造２２の側方を通過してフォトダイオード１４Ｒへ向かっても、そのノイズ成分を、配線層２６とフィルタ積層構造２２との間で繰り返し反射（図４Ｂのジグザグ破線参照）させることによって減衰させることができる。したがって、当該ノイズ成分がフォトダイオード１４Ｒで検出されても、検出精度への影響が少なくて済む。
【００４６】
しかも、この実施形態では、配線層２６がフォトダイオード１４Ｒとフォトダイオード１４Ｂの縁部にオーバーラップするように形成されている。そのため、矢印ＢＬ３のノイズ成分がフォトダイオード１４Ｒに直接入射することを確実の防止することができる。つまり、当該ノイズ成分を、配線層２６−フィルタ積層構造２２間で確実に反射させることができる。また、配線層２６がアルミニウムからなるため、たとえば層間絶縁膜２３上にアルミニウム配線を形成する場合に、当該アルミニウム配線と同じ工程で配線層２６を形成することができる。
【００４７】
また、配線層２６のさらに直下、つまり、ｎ型境界領域１７において半導体基板１０の表面部に、ｐｎ接合を有するダミーフォトダイオード１５が形成されている。そのため、ダミーフォトダイオード１５のｐｎ接合に逆バイアスを印加しておくことによって、図４Ｂに矢印ＢＬ４で示すように、フィルタ積層構造２２の側方を通過したノイズ成分を配線層２６で反射できなくても、ダミーフォトダイオード１５のｐｎ接合部で吸収することができる。なお、ｎ型境界領域１７にｎｐｎトランジスタを形成することによって、ｎｐｎトランジスタの寄生ダイオードを利用して上記と同等の効果を得ることもできる。
【００４８】
以上の効果は、フォトダイオード１４Ｒへ赤色の波長域以外の可視光成分（ノイズ成分）が向かう場合を一例として説明したが、フォトダイオード１４Ｇ，１４Ｂに当該フォトダイオードにとってノイズ成分となり得る成分が向かう場合に関しても同様の効果を得ることができる。つまり、この実施形態では、赤フィルタ１９Ｒ、緑フィルタ１９Ｇおよび青フィルタ１９Ｂは、互いに隣り合うフィルタとフィルタ積層構造２２を形成しているので、当該フィルタ積層構造２２によって同様の効果を得ることができる。
【００４９】
そして、赤フィルタ１９Ｒと青フィルタ１９Ｂを含むフィルタ積層構造２２を透過した後の光の成分が、青色および赤色の波長域のいずれの成分をも含まないことは、図５によって証明される。
また、図５に示すように、透過後の光は、赤外線の波長域（たとえば８５０ｎｍ〜９５０ｎｍ）にのみピークを持っており、赤色および青色の成分を含む可視光線の波長域（概ね短波長限界が３６０ｎｍ〜４００ｎｍで、長波長限界が７６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）には、ピークがほとんどないか、全くないことがわかる。この図５の結果から、この実施形態のフィルタ積層構造２２は、赤色および青色の光成分のどちらをもカットできることが証明される。なお、図５のグラフでピークが表れる赤外線の波長域の成分は、図１の赤外線フィルタ４や赤外線多層膜干渉フィルタによって簡単にカットすることができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、カラーセンサチップ３では、図６に示すように、フィルタ積層構造２２は、各フィルタ１９Ｒ，１９Ｂの周縁部２１Ｒ，２１Ｂが一回だけ重なり合うことによって形成されていてもよい。
また、カラーセンサチップ３では、各フィルタ１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの周縁部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがｎ型境界領域１７の中央部Ｃを越えて延びていなくてもよい。たとえば図７に示すように、赤フィルタ１９Ｒの周縁部２１Ｒが、ｎ型境界領域１７の中央部Ｃよりも手前側（フォトダイオード１４Ｒに近い側）に配置されていてもよい。
【００５１】
また、前述の実施形態の実施形態において、カラーフィルタ１１上にさらに、光の赤外線の波長域の成分を選択的にカットする赤外線多層膜干渉フィルタが積層されていてもよい。この場合、センサパッケージ１において赤外線フィルタ４を省略してもよい。
また、半導体基板１０上には、複数のフォトダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよびダミーフォトダイオード１５以外に、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路を構成する、トランジスタ、キャパシタ、レジスタ等の各種回路素子が形成されていてもよい。
【００５２】
また、本発明の光検出装置は、カラーセンサの他、照度センサ、近接センサ等の複数の光学フィルタを有する光センサに適用することができる。さらに、これらの光センサは、たとえば、スマートフォン、携帯電話、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、ノートパソコン、タブレットＰＣ等に搭載することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  センサパッケージ
３  カラーセンサチップ
８  電極パッド
１０  半導体基板
１１  カラーフィルタ
１２  受光領域
１３  外周領域
１４Ｒ  フォトダイオード
１４Ｇ  フォトダイオード
１４Ｂ  フォトダイオード
１５  ダミーフォトダイオード
１７  ｎ型境界領域
１９Ｒ  赤フィルタ
１９Ｇ  緑フィルタ
１９Ｂ  青フィルタ
２０Ｒ  メイン部
２０Ｇ  メイン部
２０Ｂ  メイン部
２１Ｒ  周縁部
２１Ｇ  周縁部
２１Ｂ  周縁部
２２  フィルタ積層構造
２３  層間絶縁膜
２４  層間絶縁膜
２５  パッシベーション膜
２６  配線層
２７  配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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