(57)【要約】 【課題】  容易にかつ精度よく光学素子を製造することのできる光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板２２の受光面２４を除く領域を覆うカバー層４６，４７を形成した後、基板２２の受光面２４に透光層２３ａ，２３ｂを複数積層して透光部２３を形成する。次に、カバー層４６，４７とともに、透光部２３の除去部分２３Ｂを除去する。透光部２３の除去部分２３Ｂをエッチングによって除去するのではなく、カバー層４６，４７を除去することで、各透光層２３ａ，２３ｂのエッチング速度の違いにかかわらず、透光部２３の除去部分２３Ｂを精度よく除去することができる。これによってドライエッチングを行うことなく、透光部２３の残留部分２３Ａを精度よくパターン形成することができる。【選択図】      図１
2008021952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、基部の一表面に部分的に設定される光学領域を覆って透光性を有する透光部とを有する光学素子の製造方法であって、
基部を準備する準備工程と、
基部の一表面のうちで光学領域を除く非光学領域を覆うカバー層を形成するカバー層形成工程と、
透光性を有する複数種類の透光層をそれぞれ積層して、基部の光学領域およびカバー層を覆う透光部を形成する透光部形成工程と、
カバー層とともに、透光部のうちでカバー層を覆う部分を除去するカバー層除去工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
透光部形成工程では、
透光性を有する第１透光層を形成する第１透光層形成段階と、透光性を有して第１透光層とは異なる屈折率を有する第２透光層を形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数、交互に繰返して、屈折率の異なる透光層が交互に積層される透光部を形成し、
各透光層形成段階では、予め定めるフィルタ波長の光が透過する透過量が低減する層厚となるように、透光層の層厚を決定することを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
第１透光層は、酸化ケイ素薄膜であり、第２透光層は、酸化チタン薄膜であることを特徴とする請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
カバー層形成工程は、リソグラフィプロセスの過程において現像されるレジスト層によって、前記カバー層を実現することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
カバー層形成工程では、感光性ポリイミド樹脂を用いてレジスト層を形成することを特徴とする請求項４記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
カバー層形成工程では、透光部形成工程での雰囲気温度に対して耐熱性を有する材料を用いて、カバー層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
カバー層形成工程では、金属材料を用いて、カバー層を形成することを特徴とする請求項６記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
基部と、基部の一表面に部分的に設定される光学領域を覆って透光性を有する透光部とを有する光学素子の製造方法であって、
基部を準備する準備工程と、
導電性を有する金属からなり、基部の一表面のうちで光学領域を除く非光学領域を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
電極層を覆う電極保護層を形成する電極保護層形成工程と、
金属からなり、電極保護層を覆うカバー層を形成するカバー層形成工程と、
基部の光学領域およびカバー層を覆い、透光性を有する複数種類の透光層が複数積層する透光部を形成する透光部形成工程であって、
透光性を有する第１透光層を形成する第１透光層形成段階と、透光性を有して第１透光層とは異なる屈折率を有する第２透光層を形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数交互に繰返して、屈折率の異なる透光層が交互に積層される透光部を形成し、
各透光層形成段階では、予め定めるフィルタ波長の光の透光部の透過量が低減する層厚となるように、透光層の層厚を決定する透光部形成工程と、
電極保護層よりもカバー層が溶解しやすいエッチング液を用いてカバー層を除去するととともに、透光部のうちカバー層を覆う部分を除去するカバー層除去工程と、
電極保護層を除去する電極保護層除去工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
電極保護層形成工程では、窒化ケイ素または酸化ケイ素によって形成される薄膜によって電極保護層を形成することを特徴とする請求項８記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
電極保護層形成工程では、窒化ケイ素によって電極保護層を形成することを特徴とする請求項９記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
電極層とカバー層とを、同じ材料で形成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
透光部形成工程では、透光部の厚み寸法が、基部の一表面から、基部と反対側のカバー層の表面までの距離以下となるように設定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
準備工程で準備する基部は、光学領域に光が入射することで起電力を発生する半導体基板であることを特徴とする請求項２または８記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有する透光層を備える光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の光学素子として、赤外線カットフィルタ付き半導体受光素子がある。この受光素子は、その受光面上に、低屈折率透光層と高屈折率透光層とが交互に複数積層される。低屈折率透光層および高屈折率透光層は、透光性を有する薄膜層である。高屈折率透光層は、低屈折率透光層に比べて、光の屈折率が高い。各透光層は、フィルタ波長の光が受光面に達するのを抑制する厚み寸法に設定される。
【０００３】
このような受光素子について、第１の従来技術の製造方法が特許文献１の［従来技術］（３〜５段落、図４）に開示される。図８および図９は、第１の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。第１の従来技術では、製造工程が、図８Ａ（１）〜図８Ｂ（４）、図９（１）〜図９（２）の順で進む。第１の従来技術では、ドライエッチングによって透光層３ａ，３ｂを選択的に除去する。
【０００４】
まず図８Ａ（１）に示すように、厚み方向一方Ｘ１に受光面１を有する基部２を準備する。次に基部２の受光面１上であって厚み方向一方Ｘ１に、低屈折率透光層３ａと高屈折率透光層３ｂとを交互に複数回積層する。このようにして受光面１の厚み方向一方Ｘ１に、透光層３ａ，３ｂが積層される透光部３を形成する。
【０００５】
次に図８Ａ（２）に示すように、ドライエッチングに対して耐性を有する金属層４を、透光部３上に形成する。したがって透光部３は、透光層３ａ，３ｂの厚み方向一方Ｘ１に金属層４が形成され、厚み方向他方Ｘ２に基部２が形成される。次に図８Ｂ（３）に示すように、フォトリソグラフィ手法を用いて、金属層４上の一部にレジスト層５を選択的に形成する。これによって金属層４は、レジスト層５に覆われる被覆部分４ａと、レジスト層５に覆われないで厚み方向一方Ｘ１に露出する露出部分４ｂとが形成される。
【０００６】
次に図８Ｂ（４）に示すように、図８Ｂ（３）においてレジスト層５に覆われていない金属層４ｂを、ウェットエッチングによって除去する。これによって透光部３は、金属層４およびレジスト層５に覆われる残留部分３ｃと、金属層４およびレジスト層５に覆われないで厚み方向一方Ｘ１に露出する除去部分３ｄとが形成される。透光部３の残留部分３ｃは、最終的に基部２に残留する部分となる。また透光部３の除去部分３ｄは、最終的に基部２から除去される部分となる。このような第１前駆体６を透光部選択除去前に形成する。
【０００７】
次に図９（１）に示すように、図８Ｂ（４）で形成される第１前駆体６のうち、レジスト層５および透光部３の一部を、ドライエッチングによって選択的に除去する。この場合、金属層４はエッチングされずに残される。したがって透光部３のうち、金属層４に覆われる残留部分３ｃが残留し、残余の部分である除去部分３ｄが除去される。次に図９（２）に示すように、ドライエッチング後に残留する金属層４の被覆部分４ａを、ウェットエッチングによって除去する。このようにして、基部２の一表面上で、透光部３で覆われる部分と、透光部３に覆われずに露出する部分とを形成することができる。このようにして基部２の一表面上に透光部３が選択的に形成される第２前駆体７を、予め定める切断ライン８で多分割して、赤外線カットフィルタ付き半導体受光素子を形成する。
【０００８】
また第２の従来技術の製造方法が、特許文献１の［実施例］（１３〜２０段落、図１）および特許文献２に開示される。図１０および図１１は、第２の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。第２の従来技術では、製造作業が、図１０Ａ（１）〜図１０Ｂ（３）、図１１（１）、図１１（２）の順で進む。第２の従来技術では、ウェットエッチングによって透光層３ａ，３ｂを選択的に除去する。第１の従来技術と対応する構成については同様の参照符号を付して説明を省略する。
【０００９】
まず図１０Ａ（１）に示すように、受光面１の厚み方向一方Ｘ１に、透光層３ａ，３ｂが積層される透光部３を形成する。次に図９（２）に示すように、透光部３の厚み方向一方Ｘ１にレジスト層５を形成する。したがって透光部３は、透光層３ａ，３ｂの厚み方向一方Ｘ１にレジスト層５が形成され、厚み方向他方Ｘ２に基部２が形成される。
【００１０】
次に図１０Ｂ（３）に示すように、フォトリソグラフィ手法を用いて、レジスト層５の一部を選択的に除去する。これによって透光部３は、レジスト層５に覆われる残留部分３ｃと、レジスト層５に覆われないで外方に露出する除去部分３ｄとが形成される。このような第１前駆体６を透光部選択除去前に形成する。
【００１１】
次に図１１（１）に示すように、ウェットエッチングによって、透光部３の除去部分３ｄを除去する。除去部分３ｄのエッチング時にともなって、レジスト層５の一部についても除去される。次に、図１１（２）に示すように、除去部分３ｄのエッチング後に残留するレジスト層５を、レジスト剥離液によって透光部３から剥離させる。このようにして基部２の一表面上に透光部３が選択的に形成される第２前駆体７を、予め定める切断ライン８で分割して、赤外線カットフィルタ付き半導体受光素子を形成する。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１５１９０４号公報
【特許文献２】特開平７−２２６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ドライエッチング装置は、その構造が複雑であり、ウェットエッチング装置に比べて高価となる。また透光部３の一部３ｄをドライエッチングによって除去して、受光素子を製造する製造方法では、製造工程が複雑となり、素子を製造するまでに必要な製造工程が複雑となるとともに、製造時間が大きくなる。したがって第１の従来技術のように、透光部３の一部３ｄを除去するのにドライエッチング法を用いると、製造装置が高価となるとともに、製造時間が大きくなってしまい、素子の製造コストが嵩んでしまうという問題がある。
【００１４】
透光部３の一部３ｄをウェットエッチングによって除去して、受光素子を製造する場合、図１１（１）に示すように、透光部３を除去するのに強酸を用いると、レジスト層５の一部もエッチングされてしまう。この場合、透光部３の残留部分３ｃを基部２に残留させるために、レジスト層５の層厚を大きくしなければならない。またフィルタのカット性能を向上させるために透光部３の厚み寸法を大きくすると、透光部３のうちで除去すべき除去部分３ｄも増えるので、エッチング時間を大きくしたり、エッチング液の溶解性を大きくしたりする必要がある。この場合、レジスト層５も除去されやすくなり、最終的に残留すべき透光部３の残留部分３ｃを、不所望に除去してしまうおそれがある。
【００１５】
このようにウェットエッチングを用いて透光部３を除去して、フィルタ付き受光素子を製造する場合には、透光部３の厚み寸法を大きくすることが困難となり、受光面に達するフィルタ波長の光を充分に減衰させることができない場合がある。また透光部３がエッチングに対して等方性を有する場合、透光部３をウェットエッチングすると、図１１（２）に示すように、アンダカットが生じて、透光部３の壁面がテーパ状に形成されてしまう。したがって透光部３の厚さが大きい場合には、所望とする加工形状に透光部３を形成することができない場合がある。
【００１６】
また低屈折率透光層３ａと高屈折率透光層３ｂとについて、ウェットエッチングに対するエッチング速度が異なる、言換えるとエッチング液に対する溶解性が異なることが多い。この場合、エッチング液によって透光部をエッチングした場合に、２つの透過層３ａ，３ｂのうち、エッチング速度の低い透光層が残留しやすく、透光部３の一部を精度よく選択的に除去することが困難であるという問題がある。またこのような従来技術の問題は、透光部３が備えられる光学素子を製造する場合についても同様である。
【００１７】
したがって本発明の目的は、容易にかつ精度よく光学素子を製造することのできる光学素子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】
【００１８】
本発明は、基部と、基部の一表面に部分的に設定される光学領域を覆って透光性を有する透光部とを有する光学素子の製造方法であって、
基部を準備する準備工程と、
基部の一表面のうちで光学領域を除く非光学領域を覆うカバー層を形成するカバー層形成工程と、
透光性を有する複数種類の透光層をそれぞれ積層して、基部の光学領域およびカバー層を覆う透光部を形成する透光部形成工程と、
カバー層とともに、透光部のうちでカバー層を覆う部分を除去するカバー層除去工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法である。
【００１９】
本発明に従えば、カバー層形成工程後に透光部形成工程を行うことで、基部の光学領域上に透光層が積層されるとともに、カバー層上に複数の透光層が積層される。したがって基部の光学領域と透光部とが光学的に結合され、基部の非光学領域と透光部との間には、カバー層が介在される。このあと、カバー層を機械的または化学的な方法で除去することで、カバー層とともにカバー層に付着した透光部を、基部から除去させることができ、基部の非光学領域と透光部との光学的な結合を防ぐことができる。
【００２０】
カバー層は、最終的に基部から除去される部分であるので、カバー層として選択可能な材料の種類が、透光層として選択可能な材料の種類に比べて多い。これによって基部からカバー層を除去するのに、透光層に比べて、基部から除去しやすい材料でカバー層を形成することができ、基部から透光層の一部を選択的に除去する場合に比べて、基部の非光学領域からカバー層を除去するほうが容易となる。
【００２１】
複数の透光層が形成される場合、それらの透光層のエッチング速度が異なる場合がある。エッチング液によって透光部をエッチングすると、エッチング速度が低い透光層が、エッチング速度が高い透光層に比べて残留することになり、透光部の一部を精度よく除去することが困難である。これに対して本発明では、透光部をウェットエッチングによって除去するのではなく、カバー層を除去するので、各透光層のエッチング速度の違いにかかわらず、透光部の一部を精度よく除去することができる。
【００２２】
たとえば機械的な力で基部から離反させることが可能な材料をカバー層材料として選択することで、ドライエッチングを施すことなく、基部の非光学領域と透光部との光学的な結合が防がれた光学素子を製造することができる。またたとえばエッチング液に関して、透光層に比べて充分に溶解しやすい材料をカバー層材料として選択することで、透光部の厚み寸法が大きくても、ウェットエッチングによる透光部の溶解量が少ない状態で、カバー層とともに透光部の除去すべき除去部分を基部から除去することができる。このようにウェットエッチングにおける透光部の溶解を少なくすることができ、残留させるべき透光部が溶解することを防ぐことができる。また複数の透光層について、エッチング速度の違いにかかわらず、確実に透光層を除去することができ、透光部を精度よくパターン形成することができる。
【００２３】
また本発明は、透光部形成工程では、
透光性を有する第１透光層を形成する第１透光層形成段階と、透光性を有して第１透光層とは異なる屈折率を有する第２透光層を形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数、交互に繰返して、屈折率の異なる透光層が交互に積層される透光部を形成し、
各透光層形成段階では、予め定めるフィルタ波長の光が透過する透過量が低減する層厚となるように、透光層の層厚を決定することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、第１透光層と第２透光層との境界を通過する第１の光と、第１透光層と第２透光層との間で反射を繰返したあとで、第１透光層と第２透光層との境界を通過する第２の光とが弱め合うように干渉することで、第１透光層と第２透光層との境界を通過する光の強度が低下する。このようなことから、第１透光層と第２透光層との境界を通過する光のうちで、フィルタ波長の光が弱め合うように干渉するように、各透光層の層厚がそれぞれ設定されることで、フィルタ波長の光が透光部を透過する透過量を低減させることができる。これによってフィルタ波長の光の透過を低減する光学的フィルタ機能を光学素子に付与することができる。
【００２５】
本発明では、各透光層をエッチングによって除去する必要がないので、第１透光層と第２透光層とのエッチング速度、言換えるとエッチング液に対する溶解性が異なる場合であっても、透光部のうち一部である除去部分を構成する第１透光層および第２透光層を、精度よく選択的に除去することができる。したがって第１透光層と第２透光層とについて、エッチング速度が等しい材料を用いる必要がなく、第１透光層および第２透光層の材料選択性が限られる場合であっても、エッチング速度に関する制限をなくして、材料の選択肢を広げることができる。
【００２６】
また本発明は、第１透光層は、酸化ケイ素薄膜であり、第２透光層は、酸化チタン薄膜であることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、酸化ケイ素薄膜と、酸化チタン薄膜とは、フッ酸系エッチング液で、ウェットエッチングするとエッチング速度が異なる。この場合、上述するエッチング液によって透光部をエッチングすると、エッチング速度が低い酸化チタン薄膜が、エッチング速度が高い酸化ケイ素薄膜に比べて残留することになり、透光部の一部を精度よく除去することが困難である。これに対して本発明では、透光部をウェットエッチングによって除去するのではなく、カバー層を除去することで、各透光層のエッチング速度の違いにかかわらず、透光部の一部を精度よく除去することができる。
【００２８】
また本発明は、カバー層形成工程は、リソグラフィプロセスの過程において現像されるレジスト層によって、前記カバー層を実現することを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、現像後のレジスト層によってカバー層が実現されるので、他の薄膜形成方法によって形成されたカバー層に比べて、基部に対するカバー層の密着性を低くすることができる。これによって基部からカバー層を容易に除去させることができる。したがってカバー層に付着する透光部についても、比較的容易に除去することができる。またレジスト層が、リソグラフィプロセスの過程において形成されるので、カバー層の形成工程を簡単化することができ、作業性を向上することができる。
【００３０】
また本発明は、カバー層形成工程では、感光性ポリイミド樹脂を用いてレジスト層を形成することを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、感光性ポリイミド樹脂を用いてレジスト層を形成することで、他のレジスト材料に比べて、高い耐熱性を有する。これによってカバー層を現像後のレジスト層で形成した状態で、温度の高い状態で複数の透光層を連続して形成することができる。したがってカバー層の損傷を防いで、透光層と基部との密着性、透光層の強度、透光層の屈折率の安定度を向上することができる。
【００３２】
また本発明は、カバー層形成工程では、透光部形成工程での雰囲気温度に対して耐熱性を有する材料を用いて、カバー層を形成することを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、耐熱性を有する材料を用いてカバー層を形成することで、カバー層を形成した状態で、温度の高い状態で複数の透光層を連続して形成することができる。したがってカバー層の損傷を防いで、透光層と基部との密着性、透光層の強度、透光層の屈折率の安定度を向上することができる。
【００３４】
また本発明は、カバー層形成工程では、金属材料を用いて、カバー層を形成することを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、金属材料を用いてカバー層を形成することで、樹脂からなるレジスト材料に比べて、さらに高い耐熱性を有する。これによってカバー層を形成した状態で、温度の高い状態で複数の透光層を連続して形成することができる。したがってカバー層の損傷を防いで、透光層と基部との密着性、透光層の強度、透光層の屈折率の安定度を向上することができる。また金属材料を用いてカバー層を形成することで、遮光性を有するカバー層を形成することができる。
【００３６】
また本発明は、基部と、基部の一表面に部分的に設定される光学領域を覆って透光性を有する透光部とを有する光学素子の製造方法であって、
基部を準備する準備工程と、
導電性を有する金属からなり、基部の一表面のうちで光学領域を除く非光学領域を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
電極層を覆う電極保護層を形成する電極保護層形成工程と、
金属からなり、電極保護層を覆うカバー層を形成するカバー層形成工程と、
基部の光学領域およびカバー層を覆い、透光性を有する複数種類の透光層が複数積層する透光部を形成する透光部形成工程であって、
透光性を有する第１透光層を形成する第１透光層形成段階と、透光性を有して第１透光層とは異なる屈折率を有する第２透光層を形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数交互に繰返して、屈折率の異なる透光層が交互に積層される透光部を形成し、
各透光層形成段階では、予め定めるフィルタ波長の光の透光部の透過量が低減する層厚となるように、透光層の層厚を決定する透光部形成工程と、
電極保護層よりもカバー層が溶解しやすいエッチング液を用いてカバー層を除去するととともに、透光部のうちカバー層を覆う部分を除去するカバー層除去工程と、
電極保護層を除去する電極保護層除去工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法である。
【００３７】
本発明に従えば、カバー層形成工程後に透光部形成工程を行うことで、基部の光学領域上に透光層が積層されるとともに、カバー層上に複数の透光層が積層される。したがって基部の光学領域と透光部とが光学的に結合し、基部の非光学領域と透光部との間には、カバー層が介在される。このあと、カバー層を機械的または化学的な方法で除去することで、カバー層とともにカバー層に付着した透光部を、基部から除去することができ、基部の非光学領域と透光部との光学的な結合を防止することができる。
【００３８】
カバー層は、基部から除去されるべき部分であるので、カバー層として選択可能な材料の種類が、透光層として選択可能な材料の種類に比べて多い。これによって基部からカバー層を除去するのに、透光層に比べて、基部から除去しやすい材料でカバー層を形成することができ、基部から透光層の一部を選択的に除去する場合に比べて、基部の非光学領域からカバー層を除去するほうが容易となる。
【００３９】
複数の透光層が形成される場合、それらの透光層のエッチング速度が異なる場合がある。エッチング液によって透光部をエッチングすると、エッチング速度が低い透光層が、エッチング速度が高い透光層に比べて残留することになり、透光部の一部を精度よく除去することが困難である。これに対して本発明では、透光部をウェットエッチングによって除去するのではなく、カバー層を除去するので、各透光層のエッチング速度の違いにかかわらず、透光部の一部を精度よく除去することができる。
【００４０】
たとえば機械的な力で基部から離反させることが可能な材料をカバー層材料として選択することで、ドライエッチングを施すことなく、基部の非光学領域と透光部との光学的な結合を防止した光学素子を製造することができる。またたとえばエッチング液に関して、透光層に比べて充分に溶解しやすい材料をカバー層材料として選択することで、透光部の厚み寸法が大きくても、ウェットエッチングによる透光部の溶解量が少ない状態で、カバー層とともに透光部の除去すべき除去部分を基部から除去することができる。このようにウェットエッチングにおける透光部の溶解を少なくすることで、残留させるべき透光部が溶解することを防ぐことができる。また複数の透光層について、エッチング速度の違いにかかわらず、確実に透光層を除去することができ、透光部を精度よくパターン形成することができる。
【００４１】
また本発明では、透光部に関して、第１透光層と第２透光層との境界を通過する光のうちで、フィルタ波長の光が弱め合うように干渉するように、各透光層の層厚がそれぞれ設定されることで、フィルタ波長の光が透光部を透過する透過量を低減させることができる。これによってフィルタ波長の光の透過を低減する光学的フィルタを光学素子に付与することができる。
【００４２】
また本発明では、金属材料を用いてカバー層を形成することで、樹脂からなるレジスト材料に比べて、さらに高い耐熱性を有する。これによってカバー層を形成した状態で、温度の高い状態で複数の透光層を連続して形成することができる。したがってカバー層の損傷を防いで、透光層と基部との密着性、透光層の強度、透光層の屈折率の安定度を向上することができる。
【００４３】
また本発明では、カバー層が形成された状態で、カバー層と電極層との間に電極保護層が形成されるので、金属用エッチング液を用いて、カバー層をウェットエッチングした場合でも、電極保護層によって電極層を保護することができ、カバー層除去時に電極層が損傷することを防ぐことができる。
【００４４】
また本発明は、電極保護層形成工程では、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる薄膜によって電極保護層を形成することを特徴とする。
【００４５】
本発明に従えば、ポリイミド薄膜に比べて、安価に薄膜を形成することができる。たとえば窒化ケイ素または酸化ケイ素は、化学気相成長法によって形成されてもよい。窒化ケイ素はノンドープＣＶＤ膜として、酸化ケイ素は、リンドープＣＶＤ膜として形成される。
【００４６】
また本発明は、電極保護層形成工程では、窒化ケイ素によって電極保護層を形成することを特徴とする。
【００４７】
本発明に従えば、窒化ケイ素によって電極保護層が形成されることで、耐湿性を向上することができる。窒化ケイ素よって形成される窒化膜は、エッチングに対する耐性が高い。したがってカバー層を除去する際のエッチング液によって、電極層がエッチングされることを防ぐことができる。
【００４８】
また本発明は、電極層とカバー層とを、同じ材料で形成することを特徴とする。
本発明に従えば、電極層とカバー層とが同じ材料で形成されることで、材料を併用することができ、製造コストを低減することができる。また電極層とカバー層との間に電極保護層が介在するので、電極層とカバー層とを同じ材料で形成しても、カバー層の除去過程において、電極層が損傷することを防ぐことができる。また電極層とカバー層とを同様の薄膜形成装置で形成することで、製造装置の構成を簡単化することができる。
【００４９】
また本発明は、透光部形成工程では、透光部の厚み寸法が、基部の一表面から、基部と反対側のカバー層の表面までの距離以下となるように設定することを特徴とする。
【００５０】
本発明に従えば、透光層が積層されても、カバー層上の透光層と、基部上の透光層とが接触することを防ぐことができ、カバー層を除去するときに、基板上の透光層が損傷することを防ぐことができる。
【００５１】
また本発明は、準備工程で準備する基部は、光学領域に光が入射することで起電力を発生する半導体基板であることを特徴とする。
【００５２】
本発明に従えば、製造される光学素子は、透光部によってフィルタ波長の光が低減された光が、光学領域に入射する。したがって特定の波長の光をカットするフィルタ付き受光素子を実現することができる。上述したように透光部を溶解するためのウェットエッチングを行う必要がないので、フィルタ付き受光素子の製造コストを低減することができる。また透光部の厚みを大きくすることができるので、透光層の積層回数を増やして、フィルタ波長の光の低減率を高めることができ、フィルタ付き受光素子の品質を向上することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、カバー層を形成した状態で透光層を積層させた後で、カバー層を除去することで、エッチング速度の低い透光層が残留することを防いで、透光部の除去部分を基部から容易に除去することができる。またドライエッチングを施すことなく、透光部の除去部分の除去を行うことができ、製造装置を簡単化するとともに、製造工程を削減して、光学素子を容易に形成することができる。
【００５４】
ウェットエッチングまたは機械的な方法で、透光部の部分的な除去を行うことができ透光部の厚みが大きい場合でも、透光部の除去部分の除去を図りつつ、透光部の残留部分を残留させることができる。これによって透光部の形状を精度よく形成することができる。
【００５５】
また本発明によれば、屈折率の異なる透光層を複数交互に積層することで、光学的フィルタ機能を光学素子に付与することができる。本発明では、透光部の厚み寸法を大きくしても、ドライエッチングを施すことなく、透光部の除去を良好に行うことができる。また透光層の積層数を多くすればするほど、フィルタ波長の光が透光部を透過する透過量を低減することができる。したがってフィルタ性能の高い光学素子を製造することができる。さらに第１透光層および第２透光層のエッチング速度が等しくなるようなエッチング液を用いる必要がなく、各透光層の選択肢を増やすことができる。
【００５６】
また本発明によれば、第１透光層は、酸化ケイ素薄膜であり、第２透光層は、酸化チタン薄膜であって、ウェットエッチングする場合、選択するエッチング液によっては、エッチング速度が異なる。本発明では、透光部をウェットエッチングによって除去するのではなく、カバー層を除去するので、各透光層のエッチング速度の違いにかかわらず、透光部の一部を精度よく除去することができる。
【００５７】
また本発明によれば、レジスト層によってカバー層を形成する。これによって金属などによってカバー層を形成する場合に比べて、基部に対するカバー層の密着性を低くすることができ、基部に対するカバー層の除去を容易に行うことができる。また容易にカバー層を形成することができる。
【００５８】
また本発明によれば、感光性ポリイミド樹脂からなるレジスト層によってカバー層を形成することで、カバー層の耐熱性を向上することができ、高温環境下で透光層の積層形成を行うことができる。これによって基部と、基部に付着する透光層との密着性および透光層同士の密着性を向上することができる。また透光層の強度を向上することができる。これによって信頼性の高い光学素子を製造することができる。また透光層の屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。
【００５９】
また本発明によれば、耐熱性を有する材料によってカバー層を形成することで、高温環境下で透光層の積層形成を行うことができる。これによって基部と、基部に付着する透光層との密着性および透光層同士の密着性を向上することができる。また透光層の強度を向上することができる。これによって信頼性の高い光学素子を製造することができる。また透光層の屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。
【００６０】
また本発明によれば、金属材料によってカバー層を形成することで、高温環境下で透光層の積層形成を行うことができる。これによって基部と、基部に付着する透光層との密着性および透光層同士の密着性を向上することができる。また透光層の強度を向上することができる。これによって信頼性の高い光学素子を製造することができる。また透光層の屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。
【００６１】
また本発明によれば、金属材料によってカバー層を形成することで、高温環境下で透光層の積層形成を行うことができ、信頼性の高い光学素子を製造することができる。また透光層の屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。またカバー層と電極層との間に電極保護層を介在させる。これによって電極層が電極保護層で保護されるので、ウェットエッチングによって、カバー層を除去するにあたって、電極層が損傷することを防ぐことができ、品質を向上することができる。
【００６２】
また本発明によれば、電極保護層が窒化ケイ素または酸化ケイ素によって形成されるＣＶＤ膜で形成されるので、ポリイミド薄膜を形成する場合に比べて、安価に形成することができ、製造コストを抑えることができる。
【００６３】
また本発明によれば、窒化ケイ素によって電極保護層が形成されることで、耐湿性を向上することができる。窒化ケイ素よって形成される窒化膜は、エッチングに対する耐性が高い。したがってカバー層を除去する際のエッチング液によって、電極層がエッチングされることを防ぐことができる。
【００６４】
また本発明によれば、電極層とカバー層とが同じ材料で形成されることで、材料を併用することができ、製造コストを低減することができる。
【００６５】
また本発明によれば、透光部の厚み寸法が、基部の一表面から、基部と反対側のカバー層の表面までの距離以下となるように設定する。これによってカバー層を除去するときに、基板上の透光層が損傷することを防ぐことができ、歩留まりを向上することができる。
【００６６】
また本発明によれば、フィルタ波長の光が透光部を通過することを低減するフィルタ付き受光素子を形成することができる。上述したように透光部の厚み寸法を大きくすることができるので、フィルタ性能を向上することができ、フィルタ付き受光素子の品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
図１は、本発明の第１実施形態の製造方法で製造される受光素子２０を備える半導体装置２１を示す断面図である。受光素子２０は、基部となる半導体基板２２と、フィルタ波長の光をカットするための透光部２３とを含んで構成される。
【００６８】
半導体基板２２は、板状に形成され、厚み方向一方Ｘ１の一表面に部分的に光学領域が設定される。光学領域には、受光面２４が形成される。半導体基板２２は、受光面２４に光が入射することで起電力を発生する。本実施の形態では、半導体基板２２は、シリコンフォトダイオードによって実現される。
【００６９】
透光部２３は、透光性を有して、半導体基板２２の受光面２４を覆う。透光部２３は、透光性を有する透光層２３ａ，２３ｂが、半導体基板２２の厚み方向Ｘに複数積層されて形成される多層構造に形成される。透光部２３は、第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとが厚み方向に交互に積層して構成される。第１透光層２３ａおよび第２透光層２３ｂは、透光性をそれぞれ有する。本明細書において透光性とは、所望とする波長の光が透過可能な性質を意味し、透明はもちろん、半透明な場合も含む。
【００７０】
第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとは、光屈折率が互いに異なる。本実施の形態では、第１透光層２３ａは、第２透光層２３ｂに比べて光屈折率が低い。また第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとは、汎用的なエッチング液では、エッチング速度が互いに異なる。たとえばフッ酸系エッチング液に対するウェットエッチングでのエッチング速度が異なる、言換えると単位時間あたりにエッチング液によって溶解する溶解量が異なる。ここで、フッ酸系エッチング液とは、フッ化水素酸またはフッ化水素の共役塩基を含有するエッチング液を含む。
【００７１】
各透光層２３ａ，２３ｂは、金属酸化物によって形成される。本実施の形態では、第１透光層２３ａは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から成り、光屈折率は１．４５である。また第２透光層２３ｂは、二酸化チタン（ＴｉＯ２）から成り、光屈折率は、２．４７である。フッ酸系エッチング液に対して、二酸化チタンは、二酸化ケイ素に比べてエッチング速度が低い。言換えるとフッ酸系エッチング液に対して、二酸化ケイ素のほうが、二酸化チタンに比べて溶解しやすい。具体的には、二酸化チタンは、フッ酸系エッチング液に対して不溶性またはほとんど溶解しない。
【００７２】
第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとの境界を通過する第１の光と、第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとの間で反射を繰返したあとで、第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとの境界を通過する第２の光とが弱め合うように干渉することで、第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとの境界を通過する光の強度が低下する。このようなことから、第１透光層２３ａと第２透光層２３ｂとの境界を通過する光のうちで、予め定めるフィルタ波長の光が弱め合うように干渉させるように、各透光層２３ａ，２３ｂの層厚がそれぞれ設定されることで、フィルタ波長の光が透光部２３を透過する透過量を低減させることができる。
【００７３】
たとえば透光部２３の透過を防止したい光の中心波長であるフィルタ波長をλｃとし、第１透光層２３ａの光屈折率をｎ１とし、第１透光層２３ａの層厚をｄ１とし、第２透光層２３ｂの光屈折率をｎ２とし、第２透光層２３ｂの層厚をｄ２とすると、以下の（１）式および（２）式の関係を満足させることで、フィルタ波長λｃの光が透光部２３を透過する透過量を低減させることができる。ただし、ｍ１，ｍ２は、０以上の任意の整数を意味する。
ｄ１＝（ｍ１＋１／２）・λｃ／（２・ｎ１）                      …（１）
ｄ２＝（ｍ２＋１／２）・λｃ／（２・ｎ２）                      …（２）
【００７４】
また透光部２３を透過させたい光の中心波長である透過波長をλｔとすると、以下の（３）式および（４）式の関係を満足させることで、透過波長λｔの光が透光部２３を透過する透過量を増加させることができる。ただし、ｍ３，ｍ４は、０以上の任意の整数を意味する。その他の記号は、（１）式および（２）式と同様の値を意味する。
ｄ１＝ｍ３・λｔ／（２・ｎ１）                                  …（３）
ｄ２＝ｍ４・λｔ／（２・ｎ２）                                  …（４）
【００７５】
本実施の形態では、透光部２３は、赤外線の透過率を、可視光の透過率よりも低下させるように、各層２３ａ，２３ｂの材料および厚さが設定される。より詳細には、７６０ｎｍ以上の波長帯域の光が透光部２３を透過する透過量を、７６０ｎｍ未満の波長帯域の光の透過量よりも低下させる。
【００７６】
また透光部２３に形成される透光層２３ａ，２３ｂの積層数は、多ければ多いほどカット波長λｃの光の透過量を抑えることができる。本実施の形態では、透光層２３ａ，２３ｂの積層数は、２４層以上７０層以下に設定される。また透光部２３の厚み寸法は、４μｍ以上１０μｍ以下に設定され、非常に厚く形成される。
【００７７】
半導体装置２１は、受光素子２０と、ステム２５と、充填部２６と、電極パッド２７，２８と、リードピン２９，３０、導電性ワイヤ３１，３２とを含んで構成される。ステム２５は、略板状に形成され、厚み方向一方に開放する凹所が形成される。ステム２５は、セラミックまたは樹脂によって成形される。受光素子２０は、ステム２５の凹所に収容される。受光素子２０は、受光面２４がステムの開口に向き、厚み方向他方Ｘ２の一表面がステム２５の底面に設置される。
【００７８】
ステム２５の厚み方向一方と、受光素子２０の厚み方向一方Ｘ１とは同方向に延びる。以下、受光素子２０の厚み方向一方Ｘ１を単に厚み方向一方Ｘ１と称し、受光素子２０の厚み方向他方Ｘ２を単に厚み方向他方Ｘ２と称する。
【００７９】
充填部２６は、ステム２５の凹所に充填され、受光素子２０の周囲を覆う。充填部２６は、透光性を有する材料からなり、たとえばエポキシ樹脂によって実現される。充填部２６は、ステム２５の凹所に受光素子２０が収容された状態で、流動性を有する状態で流し込まれて硬化する。このようにして充填部２６は、ステム２５に対して受光素子２０を固定する。
【００８０】
本実施の形態では、半導体基板２２は、Ｐ型半導体領域２２ａとＮ型半導体領域２２ｂとが隣接してＰＮ接合構造が形成される。Ｐ型半導体領域２２ａは、厚み方向一方Ｘ１に露出する露出面が形成され、露出面の一部が受光面２４となる。またＮ型半導体領域２２ｂは、厚み方向他方Ｘ２からＰ型半導体領域２２ｂを覆い、厚み方向一方Ｘ１に露出する露出面が形成される。
【００８１】
電極パッド２７，２８は、Ｐ型半導体領域２２ａの露出面に形成される第１電極パッド２７と、Ｎ型半導体領域２２ｂの露出面に形成される第２電極パッド２８とを有する。リードピン２９，２０は、２つ形成される。第１リードピン２９は、導電性ワイヤ３１を介して第１電極パッド２７と電気的に接続される。第２リードピン３０は、導電性ワイヤ３２を介して第２電極パッド２８と電気的に接続される。各リードピン２９，３０は、ステム２５に固定されるとともに、ステム２５から部分的に突出する突出部が２９ａ，３０ａそれぞれ形成される。
【００８２】
ステム２５の凹所に入射した光は、充填部２６および透光部２３を透過して、受光素子２０の受光面２４に到達する。半導体基板２２は、Ｐ型半導体領域２２ａとＮ型半導体領域２２ｂとの間に、受光面２４に入射した光の強度に応じた電位差を発生させる。したがって各リードピン２９，３０の突出部分２９ａ，２９ｂが電気的に接続される状態では、受光面２４に到達する光の強度に比例した大きさの電流が、リードピン２９，３０の突出部分２９ａ，２９ｂ間に流れる。
【００８３】
たとえば半導体装置２１は、カメラの自動露出システムに用いられて、視感度補正用フィルタ付受光装置となる。この場合、受光素子２０は、透光部２３に赤外線カットの特性が設定されて、フォトダイオードのもつ分光感度特性を視感度に合わされる。これによってカメラは、自動露出時に人間の可視光領域での光量測定を行うことができる。
【００８４】
図２は、本発明の第１実施形態の受光素子２０の製造方法を示すフローチャートである。図３および図４は、第１実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。製造工程は、図３（１）〜図３（３）、図４Ａ（１）〜図４Ｂ（３）の順で進む。図３および図４は、理解を容易にするために断面図を模式的に示し、各層の厚さ寸法について誇張して示す。
【００８５】
まずステップｓ０で、製造に必要な材料および装置を準備すると、ステップｓ１に進み、製造作業を開始する。ステップｓ１では、上述するＰＮ接合構造の半導体基板２２を準備する。ステップｓ１では、基となる基礎基板から、ＰＮ接合構造を有する半導体基板２２を形成する。具体的には、Ｎ型半導体からなる基礎基板の厚み方向一方Ｘ１の表面の一部を露出させ、残余の部分をマスクによって覆う。次に、基礎基板のうちマスクから露出した露出部分にドーピングを行い、露出部分の電気的特性をＮ型半導体からＰ型半導体に変換する。このようにして、ＰＮ接合構造を有する半導体基板２２を形成する。半導体基板２２は、少なくとも厚み方向一方Ｘ１側部分では、厚み方向Ｘに垂直な方向にＰ型半導体領域２２ａとＮ型半導体領域２２ｂとが隣接して並ぶ。Ｐ型半導体領域２２ａおよびＮ型半導体領域２２ｂは、厚み方向一方Ｘ１に露出する露出面４０，４１がそれぞれ形成される。
【００８６】
Ｐ型半導体領域２２ａの露出面４０には、パッド配置領域４２と、透光部配置領域４３とが予め設定される。パッド配置領域４２は、第１電極パッド２７が接する領域である。透光部配置領域４３は、露出面４０のうちでパッド配置領域以外の領域であって、透光部２３が接する領域である。
【００８７】
同様に、Ｎ型半導体領域２２ｂの露出面４１には、パッド配置領域４４と、透光部配置領域４５とが予め設定される。パッド配置領域４４は、第２電極パッド２８が接する領域である。透光部配置領域４５は、露出面４１のうちでパッド配置領域以外の領域であって、透光部２３が接する領域である。
【００８８】
本実施の形態では、Ｐ型半導体領域２２ａの透光部配置領域４３が、半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１側表面に部分的に設定される光学領域であって、半導体基板２２の受光面となる。またＰ型半導体領域２２ａおよびＮ型半導体領域２２ｂのパッド配置領域４２，４４が、半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１側表面に部分的に設定される非光学領域となる。このようにして基部となる半導体基板２２を形成すると、ステップｓ２に進む。
【００８９】
ステップｓ２では、図３（１）に示すように、電極層である電極パッド２７，２８を半導体基板２２の厚み方向一方側表面に形成する。電極パッド２７，２８のうち、第１電極パッド２７を、Ｐ型半導体領域２２ａのパッド配置領域４２の厚み方向一方Ｘ１に形成する。また第２電極パッド２８を、Ｎ型半導体領域２２ｂのパッド配置領域４４の厚み方向一方Ｘ１に形成する。各電極パッド２７，２８は、対応するパッド配置領域４２，４４に接し、パッド配置領域４２，４４と電気的に接続される。また電極パッド２７，２８は、透光部配置領域４３，４５を除く領域に形成される。電極パッド２７，２８は、導電性を有する材料からなる薄膜であって、本実施の形態では金属薄膜、具体的にはアルミニウム（Ａｌ）薄膜によって実現される。
【００９０】
電極パッド２７，２８は、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。この場合、加工膜形成段階と、レジスト膜形成段階と、露光段階と、現像段階と、エッチング段階と、レジスト除去段階とを順に行うことで電極パッド２７，２８を形成する。加工膜形成段階では、薄膜形成技術、本実施の形態ではＣＶＤ法によって、アルミニウム薄膜を半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に付着させる。レジスト膜形成段階では、フォトレジスト材をアルミニウム薄膜の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に塗布する。露光段階では、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部を露光する。現像段階では、レジスト膜のうちで露光部分と非露光部分とのいずれかを除去する。エッチング段階では、加工膜のうちで、レジスト膜に覆われていない部分をエッチング液によって除去する。レジスト除去段階では、加工膜に残留しているレジスト膜を除去する。
【００９１】
このようにしてステップｓ２を終えた段階では、半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１の表面について、各透光部配置領域４３，４５は、厚み方向一方Ｘ１に露出した状態となる。また各パッド配置領域４２，４３は、厚み方向一方Ｘ１の表面が電極パッド２７，２８で覆われた状態となる。このように電極パッド２７，２８を形成すると、ステップｓ３に進む。
【００９２】
ステップｓ３では、図３（２）に示すように、電極パッド２７，２８を覆うカバー層４６，４７を形成する。カバー層４６，４７のうち、第１カバー層４６を第１電極パッド２７の厚み方向一方Ｘ１に形成する。また第２カバー層４７を第２電極パッド２８の厚み方向一方Ｘ１に形成する。カバー層４６，４７は、半導体基板２２の透光部配置領域４３，４５を除く領域に形成される。カバー層４６，４７は、半導体基板２２の非光学領域となるパッド配置領域４２，４４を覆う。具体的には、カバー層４６，４７は、電極パッド２７，２８を介して、パッド配置領域４２，４４を間接的に覆う。
【００９３】
カバー層４６，４７は、フォトレジスト材から成る薄膜によって実現される。フォトレジスト材は、後述するステップｓ４の透光部形成工程での雰囲気温度に対して耐熱性を有する材料から成る。本実施の形態では、フォトレジスト材は、耐熱温度が３００℃以上のものが選択され、感光性ポリイミド樹脂からなる。本実施の形態では、ネガレジスト材としてキシレン混合物が用いられる。
【００９４】
感光性ポリイミド樹脂は、ポリイミド樹脂自体が感光性を有するものであってもよく、ポリイミド樹脂と感光性物質とを含有する組成物であってもよい。また感光性ポリイミド樹脂は、加熱されることでポリイミド樹脂となるポリイミド樹脂前駆体と、感光性物質とを含有する組成物であってもよい。たとえば感光性物質としては、アジド化合物が用いられる。
【００９５】
カバー層４６，４７は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。この場合、レジスト膜形成段階と、露光段階と、現像段階とを順に行うことで、カバー層４６，４７を形成する。レジスト膜形成段階では、フォトレジスト膜を、半導体基板２２および電極パッド２７，２８の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に塗布する。レジストは、４μｍ以上１０μｍ以下の厚みで塗布される。露光段階では、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部を露光する。現像段階では、レジスト膜のうちで露光部分と非露光部分とのいずれかを除去する。したがって電極パッド２７，２８の厚み方向一方Ｘ１にレジスト膜を形成し、半導体基板２２の透光部配置領域４３，４５に付着したレジスト膜を除去する。このようにフォトリソグラフィプロセスの過程において現像されるレジスト層によってカバー層４６，４７を形成する。
【００９６】
ステップｓ３を終えた段階では、半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１の表面について、各透光部配置領域４３，４５は、厚み方向一方Ｘ１に露出した状態となる。また各電極パッド２７，２８は、厚み方向一方Ｘ１の表面がレジスト膜からなるカバー層４６，４７で覆われた状態となる。このようにカバー層４６，４７を形成すると、ステップｓ４に進む。
【００９７】
ステップｓ４では、図３（３）に示すように、透光部２３を、半導体基板２２およびカバー層４６，４７の厚み方向一方側表面に形成する。具体的には、第１透光層２３ａを形成する第１透光層形成段階と、第２透光層２３ｂを形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数、交互に繰返して、互いに屈折率の異なる透光層２３ａ，２３ｂが交互に積層される透光部２３を形成する。上述したように、フィルタ波長の光が透光部２３を透過する透過量が小さくなるように、各透光層２３ａ，２３ｂの層厚を制御して、各透光層２３ａ，２３ｂを形成する。各透光層２３ａ，２３ｂは、それぞれ薄膜形成技術、具体的には物理的気相成長法、言い換えるとＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によって形成する。本実施の形態では、電子ビーム蒸着法によって各透光層２３ａ，２３ｂを形成する。
【００９８】
各透光層２３ａ，２３ｂの形成段階において、カバー層４６，４７の耐熱温度以下の温度であって、かつ可及的に高い温度に、半導体基板２２を保った状態で蒸着する。本実施の形態では、上述したようにカバー層４６，４７の耐熱温度は、３００℃となる。これによってカバー層４６，４７の損傷を防いで、各透光層２３ａ，２３ｂを形成させることができる。
【００９９】
また透光部２３の厚み寸法Ｈ１が、半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、カバー層４６，４７の厚み方向一方側表面までの設定距離Ｈ２以下となるように、透光部２３の厚み寸法を調整する。ここで、透光部２３の厚み寸法Ｈ１は、半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、透光部配置領域４３，４５に配置される透光部２３の厚み方向一方側表面までの距離Ｈ１である。本実施の形態では、透光部２３の厚み寸法Ｈ１と、前記設定距離Ｈ２とは等しく形成される。
【０１００】
透光部２３は、各半導体領域２２ａ，２２ｂの各透光部配置領域４３，４５の厚み方向一方Ｘ１に形成される。また透光部２３は、各カバー層４６，４７の厚み方向一方Ｘ１に形成される。したがって半導体基板２２の各透光部配置領域４３，４５と透光部２３とが厚み方向Ｘに直接接触する。各透光部配置領域４３，４４には、受光面が含まれるので、受光面と透光部２３とが直接接触し、光学的に結合される。また厚み方向Ｚに関して、半導体基板２２の各パッド配置領域４２，４４と透光部２３との間にはカバー層４６，４７が介在される。
【０１０１】
以下、透光部２３のうち、半導体基板２２に付着して透光部配置領域４３，４４から厚み方向一方Ｘ１に延びる部分を残留部分２３Ａと称し、カバー層４６，４７に付着してカバー層４６，４７から厚み方向一方Ｘ１に延びる部分を除去部分２３Ｂと称する。透光部２３のうち、除去部分２３Ｂは、残留部分２３Ａに比べて厚み方向一方に突出する。このように予め定める積層数の透光層２３ａ，２３ｂを積層して透光部２３を形成すると、ステップｓ５に進む。
【０１０２】
ステップｓ５では、カバー層４６，４７とともに、透光部２３のうちでカバー層４６，４７を厚み方向他方Ｘ２から覆う除去部分２３Ｂを除去する。本実施の形態では、図４Ａ（１）に示すように、付着手段５０によって除去部分２３Ｂを付着し、付着した除去部分２３Ｂを半導体基板２２から分離させる。付着手段５０は、粘着性を有し、透光部２３の除去部分２３Ｂのうち厚み方向一方Ｘ１に接触することで、除去部分２３Ｂを付着する。たとえば付着手段５０は、粘着性物質によって形成される吸着層を有する吸着膜体によって形成される。この場合、吸着膜体は、吸着テープによって実現される。
【０１０３】
付着手段５０が透光部２３の除去部分２３Ｂを付着した状態で、付着手段５０が半導体基板２２から相対的に厚み方向Ｘに離反することで、透光部２３の除去部分２３Ｂとともにカバー層４６，４７を、半導体基板２２から分離させることができる。このように機械的な方法によって、透光部２３のうちで除去部分２３Ｂを離反させる段階が終了すると、次に半導体基板２２に残留するカバー層４６，４７を化学的な方法によって除去する。
【０１０４】
具体的には、レジスト剥離液を用いてエッチングすることで、透光層２３のうちの残留部分２３Ａおよび電極パッド２７，２８に残留するカバー層４６，４７を溶解する。レジスト剥離液は、非除去対象部分がほとんどエッチングされないようなレジスト剥離液が用いられる。
【０１０５】
ここで、非除去対象部分のエッチング速度Ｖａは、レジスト剥離液に対して、第１透光層２３ａ，第２透光層２３ｂおよび電極パッド２７，２８のうちで最大となるエッチング速度Ｖａが用いられる。具体的には、電極材料であるアルミニウムのエッチング速度が用いられる。本実施の形態では、レジスト剥離液は、カバー層４６，４７を構成するフォトレジスト材の剥離専用に用いられる剥離液が用いられ、たとえばキシレン混合物を溶解するための剥離液が用いられる。
【０１０６】
次にカバー層４６，４７を溶解した後に、水洗処理によって半導体基板２２を洗浄し、この水分を乾燥することで、透光部２３の除去部分２３Ｂとともにカバー層４６，４７を確実に除去する。このようにカバー層４６，４７の除去に用いるレジスト剥離液は、透光層２３および電極パッド２７，２８に対する溶解力が小さいまたはないものが好ましい。これによって金属酸化物である透光部２３の残留部分２３Ａおよび金属である電極パッド２７，２８が不所望に除去されることを防ぐことができる。図４Ｂ（２）に示すように、カバー層４６，４７およびカバー層４６，４７の厚み方向一方Ｘ１に配置される透光部２３の除去部分２３Ｂを除去すると、ステップｓ６に進む。
【０１０７】
ステップｓ６では、予め定める切断ライン５１で半導体基板２２を多分割する。多分割された分割体は、半導体基板２２に、第１電極パッド２７および第２電極パッド２８が形成され、さらに半導体基板２２の受光面に透光部２３が形成される、赤外線カットフィルタ付き半導体受光素子２０となる。ステップｓ６で半導体基板２２を分割すると、ステップｓ７に進み、製造作業を終了する。
【０１０８】
このようにして受光素子が完成すると、図１に示す半導体装置２１を形成するために実装作業が行われる。この場合、受光素子２０をステム２５の凹部にエポキシ樹脂またはフェノール樹脂などの接着剤を用いてダイボンドする。次に、各電極パッド２７，２８とリードピン２９，３０とを導電性ワイヤ３１，３２でワイヤボンディングする。次に、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの透光性樹脂をステム２５の凹所に充填して充填部２６を形成する。このようにして半導体装置２１を形成することができる。
【０１０９】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、ステップｓ３のカバー層形成工程を終了した状態では、半導体基板２２の受光面２４と透光部２３とが直接接触し、半導体基板２２の電極パッド２７，２８と透光部２３との間には、カバー層４６，４７が介在される。このあとカバー層４６，４７を機械的または化学的な方法で除去することで、カバー層４６，４７とともにカバー層４６，４７に付着した透光部２３の除去部分２３Ｂを、半導体基板２２から除去させることができ、半導体基板２２の非光学領域となる電極パッド２７，２８を厚み方向一方に露出させることができる。
【０１１０】
カバー層４６，４７は、最終的に半導体基板２２から除去される部分であるので、カバー層４６，４７として選択可能な材料の種類が、透光層２３ａ，２３ｂとして選択可能な材料の種類に比べて多い。これによって半導体基板２２からカバー層４６，４７を除去するのに、透光層２３ａ，２３ｂに比べて、半導体基板２２から除去しやすい材料でカバー層４６，４７を形成することができ、半導体基板２２から透光層２３ａ，２３ｂの一部を選択的に除去する場合に比べて、半導体基板２２の電極パッド２７，２８からカバー層４６，４７を除去するほうが容易となる。
【０１１１】
第２の従来技術のようにエッチング液によって透光部２３の一部選択的にウェットエッチングすると、エッチング速度が低い透光層２３ｂが、エッチング速度が高い透光層２３ａに比べて残留することになり、透光部２３の除去部分２３Ｂを精度よく除去することが困難である。
【０１１２】
これに対して本実施形態では、透光部２３をウェットエッチングによって除去するのではなく、カバー層４６，４７を除去することで透光部２３の除去部分２３Ｂを除去するので、透光部２３の残留部分２３Ａがエッチングされることを防いで、透光部２３の除去部分２３Ｂを精度よく除去することができる。
【０１１３】
また本実施の形態のように、機械的な力で半導体基板２２から離反させることが可能な材料をカバー層材料として選択することで、ドライエッチングを施すことなく、電極パッド２７，２８が厚み方向一方Ｘ１に露出した受光素子２０を製造することができる。またカバー層４６，４７の除去をウェットエッチングで行う場合、エッチング液に対して、透光層２３ａ，２３ｂに比べて充分に溶解しやすい材料をカバー層材料として選択する。これによって透光部２３の厚み寸法が大きくても、ウェットエッチングによる透光部２３の溶解量が少ない状態で、カバー層４６，４７とともに透光部２３の除去すべき除去部分２３Ｂを半導体基板２２から除去することができる。
【０１１４】
このようにカバー層４６，４７の除去工程において、残留させるべき透光部２３の残留部分２３Ａが溶解することを防ぐことができる。また複数の透光層２３ａ，２３ｂのエッチング速度の違いにかかわらず、除去部分２３Ｂを構成する透光層２３ａ，２３ｂを除去することができ、透光部２３を精度よくパターン形成することができる。また除去後の透光部２３についてアンダカット形状となることを防ぐことができる。
【０１１５】
また複数種類の透光層２３ａ，２３ｂのうちで、エッチング速度の低い透光層２３ａが残留することを防いで、透光部２３の除去部分２３Ｂを半導体基板２２から容易に除去することができる。またドライエッチングを施すことなく、透光部２３の除去部分２３Ｂの除去を行うことができ、製造装置を簡単化するとともに、製造工程を削減して、受光素子２０を容易に製造することができる。
【０１１６】
また機械的な方法またはカバー層用のエッチング液によるウェットエッチングで、透光部２３の一部を部分的に除去することができるので、透光部２３の溶解が防がれる。これによって透光部２３の厚みが大きい場合でも、透光部２３の除去部分２３Ｂの除去を図りつつ、透光部２３の残留部分２３Ａを残留させることができる。
【０１１７】
また本実施形態では、光屈折率の異なる各透光層２３ａ，２３ｂの層厚をそれぞれ制御することで、フィルタ波長の光が透光部２３を透過する透過量を低減させることができる。これによってフィルタ波長の光の透過を低減する光学的フィルタ機能を光学素子に付与することができる。また本実施の形態では、透光部２３の厚み寸法を大きくしても、ドライエッチングを施すことなく、透光部２３の除去を良好に行うことができる。また透光層２３ａ，２３ｂの積層数を多くすればするほど、フィルタ波長λｃの光が、透光部２３を透過する透過量を低減することができる。
【０１１８】
また各透光層２３ａ，２３ｂのエッチング速度が互いに異なっても、透光部２３の除去部分２３Ｂを精度よく除去することができる。したがって各透光層２３ａ，２３ｂについて、エッチング速度が等しい材料を用いる必要がなく、各透光層２３ａ，２３ｂの材料選択性が限られる場合であっても、エッチング速度に関する制限をなくして、材料の選択肢を広げることができる。
【０１１９】
また本実施形態では、フォトリソグラフプロセスの過程において現像後のレジスト層によってカバー層４６，４７が実現される。これによってカバー層４６，４７の形成工程を簡単化することができ、作業性を向上することができる。また電極パッド２７，２８に対するカバー層４６，４７の密着性を低くすることができる。これによって半導体基板２２からカバー層４６，４７を容易に除去させることができる。したがってカバー層４６，４７に付着する透光部２３の除去部分２３Ｂについても、比較的容易に除去することができる。
【０１２０】
また本実施の形態では、電子ビーム蒸着法によって透光層２３ａ，２３ｂを形成することで、半導体基板２２の温度上昇を防ぐことができる。これによってレジスト材料によってカバー層４６，４７が形成される場合であっても、透光層２３ａ，２３ｂの形成時の温度が、カバー層４６，４７の耐熱温度を超えることを防ぐことができ、カバー層４６，４７の損傷を低減して、製造する受光素子２０の歩留まりを向上することができる。
【０１２１】
さらにカバー層４６，４７となるレジスト材料が、感光性ポリイミド樹脂からなることによって、他のレジスト材料を用いる場合に比べてカバー層４６，４７の耐熱性を向上することができる。これによって高温環境下で透光層２３ａ，２３ｂの積層形成を行うことができる。高温で透光層２３ａ，２３ｂを形成することで、半導体基板２２と透光層２３ａ，２３ｂとの密着性、透光層２３ａ，２３ｂ同士の密着性を向上することができる。また透光層２３ａ，２３ｂの強度を向上することができる。これによって信頼性の高い受光素子を製造することができる。また透光層２３ａ，２３ｂの屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。
【０１２２】
また本実施の形態では、粘着テープ３０を用いて、カバー層４６，４７と透光部２３の除去部分２３Ｂとを機械的に除去することで、カバー層４６，４７をレジスト剥離液だけで除去する場合に比べて、短時間でカバー層４６，４７の除去作業を行うことができる。また吸着テープ５０によってカバー層４６，４７を除去した後で、レジスト剥離液および水洗処理することによって、機械的に除去した場合に残留するカバー層４６，４７を除去することができ、品質を向上することができる。
【０１２３】
また透光部形成工程において、透光部２３の厚み寸法Ｈ１が、半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、カバー層４６，４７の厚み方向一方側表面までの設定距離Ｈ２以下となるように、透光部２３の厚み寸法を調整する。これによって透光層２３ａ，２３ｂが積層されても、カバー層４６，４７上の透光層２３と、半導体基板２２上の透光層２３とが接触することを防ぐことができ、カバー層４６，４７を除去するときに、透光部２３のうち残留部分２３Ａの透光層２３ａ，２３ｂが損傷することを防ぐことができる。
【０１２４】
また第１実施形態では、カバー層４６，４７を構成するレジスト材料として感光性ポリイミドを用いたが、本発明は、これに限定されず、透光層２３ａ，２３ｂの形成工程における温度での耐熱性を有していれば、汎用的な他のレジスト材料を用いることができる。またカバー層４６，４７を構成するレジスト材料は、ネガ型に限らずポジ型であってもよい。またレジスト材料以外の材料によってカバー層４６，４７を実現してもよい。たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて、金属の薄膜をカバー層４６，４７として形成してもよい。カバー層４６，４７を金属で形成した場合、たとえば金であってもよい。金属材料をカバー層４６，４７として用いた場合には、レジスト材料を用いる場合に比べてカバー層４６，４７の耐熱性を向上することができる。
【０１２５】
これによって高温環境下で透光層２３ａ，２３ｂの積層形成を行うことができる。高温で透光層２３ａ，２３ｂを形成することで、半導体基板２２と透光層２３ａ，２３ｂとの密着性、透光層２３ａ，２３ｂ同士の密着性を向上することができる。また透光層２３ａ，２３ｂの強度を向上することができる。これによって信頼性の高い受光素子を製造することができる。また透光層２３ａ，２３ｂの屈折率を安定化することができ、歩留まりを向上することができる。またカバー層４６，４７は、金属に限らず、ステップｓ４の透光部形成工程において、耐熱性を有する材料であれば他の材料を用いることができる。
【０１２６】
また本実施の形態では、電極パッド２７，２８を露出させるように構成したが、電極パッド２７，２８をカバー層４６，４７の除去後に形成してもよい。また本発明は、透光部２３のうち除去部分２３Ｂを除くことが目的であり、電極パッド２７，２８を形成しなくてもよい。この場合、ステップｓ２の電極形成構成を行う必要がない。またステップｓ３のカバー層形成工程において、カバー層４６，４７を半導体基板２２の厚み方向一方に設定される一部の領域である非光学領域を厚み方向他方Ｘ２から覆うように形成すればよい。
【０１２７】
また上述した第１実施形態では、透光部２３の除去部分２３Ｂを吸着テープ５０で吸着して分離したあとで、レジスト剥離液でカバー層４６，４７をさらに分離させたが、カバー層４６，４７および透光部２３の除去部分２３Ｂの除去方法は、これに限定されない。たとえば機械的な方法および化学的な方法のいずれか一方で、カバー層４６，４７および透光部２３の除去部分２３Ｂを除去してもよい。たとえば吸着テープ５０を用いることなく、レジスト剥離液だけで、カバー層４６，４７および透光部２３の除去部分２３Ｂを除去してもよい。
【０１２８】
吸着テープ５０を用いない場合、容易にかつ簡単にカバー層４６，４７および透光部の除去部分２３Ｂを除去することができる。この場合、図３（３）に示す、透光部２３の厚み寸法Ｈ１が、半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、カバー層４６，４７の厚み方向一方側表面までの設定距離Ｈ２を越えることが好ましい。これによってレジスト剥離液がカバー層４６，４７に晒されやすく、カバー層４６，４７をレジスト剥離液で剥離することができる。
【０１２９】
また本実施の形態では、ステップｓ１の準備工程において、ＰＮ接続構造の半導体基板を形成したが、別工程で形成されるＰＮ接続構造の半導体基板２２を用いてもよい。また上述したフォトリソグラフィ技術における薄膜形成技術は、一例であって他の薄膜形成技術によって、電極パッド２７，２８、カバー層４６，４７および透光層２３ａ，２３ｂを形成してもよい。
【０１３０】
図５は、本発明の第２実施形態の受光素子２０の製造方法を示すフローチャートである。図６および図７は、第２実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。製造工程は、図６Ａ（１）〜図６Ｂ（３）、図７Ａ（１）〜図７Ｂ（３）の順で進む。図６および図７は、理解を容易にするために断面図を模式的に示し、各層の厚さ寸法について誇張して示す。第２実施形態では、第１実施形態に対応する構成については、第１実施形態の参照符号と同様の参照符号を付与して説明を省略する。
【０１３１】
まずステップａ０で、製造に必要な材料および装置を準備すると、ステップａ１に進み、製造作業を開始する。ステップａ１では、上述するＰＮ接合構造の半導体基板２２と同様の半導体基板２２を準備する。具体的には、上述するステップｓ１と同様にして、ＰＮ接合構造の半導体基板２２を形成する。本実施の形態では、Ｐ型半導体領域２２ａの整合層配置領域１４３のうち一部が、光学領域であって、半導体基板２２の受光面となる。
【０１３２】
Ｐ型半導体領域２２ａの露出面４０には、パッド配置領域１４２と、整合層配置領域４３とが予め設定される。パッド配置領域４２は、第１電極パッド２７が接する領域である。整合層配置領域１４３は、露出面４０のうちでパッド配置領域１４４以外の領域であって、後述する整合層１００が接する領域である。
【０１３３】
同様に、Ｎ型半導体領域２２ｂの露出面４１には、パッド配置領域１４４と、整合層配置領域１４５とが予め設定される。パッド配置領域１４４は、第２電極パッド２８が接する領域である。整合層配置領域１４５は、露出面４１のうちでパッド配置領域以外の領域であって、後述する整合層１００が接する領域である。このようにシリコンなどの基礎基板上に、電気−光変換可能な構造を設けて半導体基板２２を形成すると、ステップａ２に進む。
【０１３４】
ステップａ２では、光学的整合層１００を半導体基板２２の厚み方向一方表面に形成する。具体的には、光学的整合層１００を各半導体領域２２ａ，２２ｂのパッド配置領域４２，４４を除く領域であって、整合層配置領域１４３，１４５の厚み方向一方Ｘ１に形成する。少なくとも整合層１００は、Ｐ型半導体領域２２ａの受光面に形成される。
【０１３５】
光学的整合層１００は、透光部２３を透過した光が、半導体基板２２の受光面で反射することを防ぐために構成される。本実施の形態では、光学的整合層１００は、二酸化ケイ素薄膜によって実現される。この場合、光学的整合層１００は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【０１３６】
ステップａ２を終えた段階では、半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１の表面について、各整合層配置領域１４３，１４５は、厚み方向一方Ｘ１の表面が光学的整合層１００で覆われた状態となる。また各パッド配置領域１４２，１４３は、厚み方向一方Ｘ１に露出した状態となる。
【０１３７】
整合層１００の厚み方向一方Ｘ１の露出面１０１には、パッド配置領域１０２と、透光部配置領域１０３とが予め設定される。パッド配置領域１０２は、第１電極パッド２７および第２電極パッド２８のいずれかが接する領域である。整合層１００のパッド配置領域１０２は、半導体基板２２のパッド配置領域１４２，１４４に隣接して形成される。
【０１３８】
透光部配置領域１０３は、露出面１０１のうちでパッド配置領域以外の領域であって、透光部２３が接する領域である。整合層１００の露出面１０１のうち、少なくとも半導体基板２２の受光面の厚み方向一方Ｘ１の領域は、透光部配置領域１０３に含まれる。このように光学的整合層１００を形成して半導体２２に光学的結合構造を設けると、ステップａ３に進む。
【０１３９】
ステップａ３では、図６Ａ（１）に示すように、電極層である電極パッド２７，２８を半導体２２の厚み方向一方側表面に形成する。第１電極パッド２７をＰ型半導体領域２２ａのパッド配置領域１４２の厚み方向一方Ｘ１に形成する。また第２電極パッド２８をＮ型半導体領域２２ｂのパッド配置領域１４４の厚み方向一方Ｘ１に形成する。各電極パッド２７，２８は、対応するパッド配置領域１４２，１４４に接し、パッド配置領域１４２，１４４と電気的に接続される。
【０１４０】
また電極パッド２７，２８の一部は、半導体基板２２のパッド配置領域１４２，１４４に隣接する光学的整合層１００のパッド配置領域１０２に形成されることで、半導体基板２２および光学的整合層１００に形成される電極パッド２７，２８がそれぞれ連なり、厚み方向一方表面が略面一となる。本実施の形態では、電極パッド２７，２８は、厚み方向に沿う切断面線で切断した断面形状が略Ｔ字状に形成される。電極パッド２７，２８は、光学的整合層１００の透光部配置領域１０３を除く領域に形成される。
【０１４１】
電極パッド２７，２８は、導電性を有する材料からなる薄膜であって、本実施の形態では金属薄膜、具体的にはアルミニウム（Ａｌ）薄膜によって実現される。また電極パッド２７，２８を、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このようにしてステップａ３を終えた段階では、光学的整合層１００の厚み方向一方Ｘ１の表面について、透光部配置領域１０３は、厚み方向一方Ｘ１に露出した状態となる。また光学的整合層１００のパッド配置領域１０２は、厚み方向一方Ｘ１の表面が電極パッド２７，２８で覆われた状態となる。このように半導体基板２２のうちで受光面を除く領域を覆う電極パッド２７，２８を形成すると、ステップａ４に進む。
【０１４２】
ステップａ４では、電極パッド２７，２８を覆う電極保護層１１０，１１１を形成する。電極保護層１１０，１１１のうち、第１電極保護層１１０を第１電極パッド２７の厚み方向一方Ｘ１に形成する。また第２電極保護層１１１を第２電極パッド２８の厚み方向一方Ｘ１に形成する。電極保護層１１０，１１１は、光学的整合層１００の透光部配置領域１０３を除く領域に形成される。
【０１４３】
電極保護層１１０，１１１は、金属を溶解するための酸性エッチング液、たとえば塩酸に対する耐性が高い材料、言い換えるとエッチング速度の低い材料によって実現される。本実施の形態では、電極保護層１１０，１１１は、金属酸化物によって実現される。本実施の形態では、リンドープＣＶＤ膜である酸化ケイ素となるサイロックスによって実現される。
【０１４４】
電極保護層１１０，１１１は、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。この場合、加工膜形成段階と、レジスト膜形成段階と、露光段階と、現像段階と、エッチング段階と、レジスト除去段階とを順に行うことで、電極保護層１１０，１１１を形成する。このとき、本実施の形態では、加工膜形成段階において、化学気相成長法、言い換えると化学蒸着（Chemical vapor deposition、略称、ＣＶＤ）法によって、電極保護層１１０，１１０の元となる薄膜を形成する。電極保護層１１０，１１１は、後述するステップａ７のカバー層除去工程におけるエッチングにおいて、電極パッド２７，２８を保護可能な厚さ寸法に設定される。たとえば電極パッド２７がアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ）を材料とする薄膜の場合、電極保護層１１０，１１１の厚さ寸法は、１μｍ以上２μｍ以下に形成される。このようにして各電極パッド２７，２８の厚み方向一方Ｘ１に電極保護層１１０，１１１を形成すると、ステップａ５に進む。化学気相成長法によって電極保護層を形成することで、蒸着法に比べて、高純度の薄膜を形成することができ、被覆性がよく、装置構成が簡易でプラズマなどの高速粒子による損傷を少なくすることができる。また電極保護層１１０，１１１は、化学気相成長法によって形成されるＣＶＤ薄膜に形成される。これによって電極保護相１１０，１１１は、ポリイミド薄膜に比べて、安価に形成することができる。
【０１４５】
ステップａ５では、図６Ａ（２）に示すように、電極保護層１１０，１１１を覆うカバー層４６，４７を形成する。カバー層４６，４７のうち、第１カバー層４６を、第１電極パッド２７を覆う電極保護層１１０の厚み方向一方Ｘ１に形成する。また第２カバー層４７を、第２電極パッド２８を覆う電極保護層１１１の厚み方向一方Ｘ１に形成する。カバー層４６，４７は、光学的整合層１００の透光部配置領域１０３を除く領域に形成される。カバー層４６，４７は、半導体基板２２の非光学領域となるパッド配置領域１４２，１４４を覆う。具体的には、カバー層４６，４７は、電極パッド２７，２８および電極保護層１１０，１１１を介して、半導体基板２２のパッド配置領域１４２，１４４を間接的に覆う。
【０１４６】
カバー層４６，４７は、透光部形成工程での雰囲気温度に対して耐熱性を有する材料からなり、本実施の形態では金属からなる。さらに具体的には、カバー層４６，４７は、電極パッド２７，２８と同じ材料であって、アルミニウムから成る。
【０１４７】
カバー層４６，４７は、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。この場合、加工膜形成段階と、レジスト膜形成段階と、露光段階と、現像段階と、エッチング段階と、レジスト除去段階とを順に行うことでカバー層４６，４７を形成する。加工膜形成段階では、薄膜形成技術、本実施の形態では、ＰＶＤ法のうち、アルゴンスパッタリング法、アルミニウム薄膜を半導体基板２２の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に付着させる。レジスト膜形成段階では、フォトレジスト膜をアルミニウム薄膜の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に塗布する。露光段階では、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部を露光する。現像段階では、レジスト膜のうちで露光部分と非露光部分とのいずれかを除去する。エッチング段階では、加工膜のうちで、レジスト膜に覆われていない部分をエッチング液によって除去する。レジスト除去段階では、加工膜に残留しているレジスト膜を除去する。このようにしてカバー層４６，４７を形成すると、ステップａ６に進む。
【０１４８】
ステップａ６では、図６Ｂ（３）に示すように、透光部２３を形成する。上述するステップｓ４とほぼ同様にして透光部２３を形成する。透光部２３を、光学的整合層１００およびカバー層４６，４７の厚み方向一方向表面に形成する。具体的には、第１透光層２３ａを形成する第１透光層形成段階と、第２透光層２３ｂを形成する第２透光層形成段階とを予め定める回数、交互に繰返して、屈折率の異なる透光層２３ａ，２３ｂが交互に積層される透光部２３を形成する。
【０１４９】
上述したように、フィルタ波長の光が透光部２３を透過する透過量が小さくなるように、各透光層２３ａ，２３ｂの層厚を制御して、各透光層２３ａ，２３ｂを形成する。各透光層２３ａ，２３ｂは、それぞれ薄膜形成技術、具体的には物理的気相成長法、言い換えるとＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によって形成する。本実施の形態では、電子ビーム蒸着法によって各透光層２３ａ，２３ｂを形成する。
【０１５０】
各透光層２３ａ，２３ｂの形成段階において、カバー層４６，４７の耐熱温度以下の温度であって、かつ可及的に高い温度に、半導体基板２２を保った状態で蒸着する。本実施の形態では、カバー層４６，４７は、金属材料から成るので、耐熱温度は、３００℃となる。これによって半導体基板２２を高温にして、各透光層２３ａ，２３ｂを形成することができ、各透光層２３ａ，２３ｂのカバー層４６，４７の損傷を防いで、透光層２３ａ，２３ｂ同士の密着性、透光層２３ａ，２３ｂの強度、透光層２３ａ，２３ｂの屈折率の安定度を向上することができる。
【０１５１】
また半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、透光部配置領域４３，４５に配置される透光部２３の厚み方向一方側表面までの距離Ｈ３が、半導体基板２２の厚み方向一方側表面から、カバー層４６，４７の厚み方向一方側表面までの設定距離Ｈ４以下となるように、透光部２３の厚み寸法を調整する。
【０１５２】
Ｐ型およびＮ型半導体領域２２ａ，２２ｂについて、厚み方向一方に離間して電極パッド２７，２８が配置される領域をパッド配置領域４２，４４とする。またＰ型およびＮ型半導体領域２２ａ，２２ｂについて、厚み方向一方に離間して透光部２３が配置される領域を透光部配置領域４３，４５とする。透光部２３は、光学的整合層１００，１０１を介して、Ｐ型半導体領域２２ａ，Ｎ型半導体領域２２ｂの各透光部配置領域４３，４５の厚み方向一方Ｘ１に形成される。また透光部２３は、各カバー層４６，４７の厚み方向一方Ｘ１に形成される。
【０１５３】
したがって半導体基板２２の各透光部配置領域４３，４５と、透光部２３とが、光学的整合層１００を介して、厚み方向Ｘに間接的に接触する。各透光部配置領域４３，４４には、受光面が含まれるので、受光面と透光部２３とが光学的に結合可能となる。また厚み方向Ｚに関して、半導体基板２２の各パッド配置領域４２，４４と透光部２３との間にはカバー層４６，４７が介在される。以下、透光部２３のうち、半導体基板２２に付着して透光部配置領域４３，４４から厚み方向一方Ｘ１に延びる部分を残留部分２３Ａと称し、カバー層４６，４７に付着してカバー層４６，４７から厚み方向一方Ｘ１に延びる部分を除去部分２３Ｂと称する。透光部２３のうち、除去部分２３Ｂは、残留部分２３Ａに比べて厚み方向一方に突出する。このように予め定める積層数の透光層２３ａ，２３ｂを積層して透光部２３を形成すると、ステップａ７に進む。
【０１５４】
ステップａ７では、カバー層４６とともに、透光部２３のうちでカバー層４６，４７を厚み方向他方Ｘ２から覆う除去部分２３Ｂをウェットエッチングによって除去する。具体的には、カバー層４６，４７を溶解可能であって、透光部２３および電極保護層１１０，１１１の溶解が防がれるエッチング液を用いる。
【０１５５】
この場合、エッチング液は、非除去対象部分をエッチングしないような、エッチング液が用いられる。本実施の形態では、エッチング液は、アルミニウムエッチング液である塩酸が用いられる。また非除去対象部分のエッチング速度Ｖｂは、エッチング液である塩酸水溶液に対して、第１透光層２３ａ，第２透光層２３ｂ、電極保護層層１１０，１１１のうちで最大となるエッチング速度Ｖａが用いられる。
【０１５６】
実際には、エッチング液が貯留されるエッチング槽に、半導体基板２２を浸漬する。これによって金属からなるカバー層４６，４７を半導体基板２２から除去することができる。また電極保護層１１０，１１１が形成されることで、金属からなる電極パッド２７，２８が不所望に除去されることを防ぐことができる。
【０１５７】
このようにして図７Ａ（１）に示すように、カバー層４６，４７およびカバー層４６，４７の厚み方向一方Ｘ１に配置される透光部２３の除去部分２３Ｂを除去して、電極保護層１１０，１１１を厚み方向一方Ｘ１に露出させると、ステップａ８に進む。
【０１５８】
ステップａ８では、透光部２３を覆う透光部保護層１２０を形成する。透光部保護層１２０は、透光部２３を覆い、電極保護層１１０，１１１を除く領域に形成される。したがって電極保護層１１０，１１１は、透光部保護層１２０によって覆われずに、厚み方向一方Ｘ１に露出する状態が維持される。本実施の形態では、透光部保護層１２０は、透光部２３の厚み方向一方Ｘ１のほかに、厚み方向Ｘに延びる壁面についても覆う。
【０１５９】
透光部保護層１２０は、電極保護層１１０を溶解可能なエッチング液に対して耐性を有する材料によって実現される。本実施の形態では、透光部保護層１２０は、フォトレジスト材から成る薄膜によって実現される。本実施の形態では、フォトレジスト材は、キシレン混合物である。
【０１６０】
透光部保護層１２０は、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。この場合、レジスト膜形成段階と、露光段階と、現像段階とを順に行うことで、電極保護層１１０，１１１を除いて、透光部２３を覆う透光部保護層１２０を形成する。レジスト膜形成段階では、フォトレジスト膜を、半導体基板２２および電極パッド２７，２８の厚み方向一方Ｘ１の表面全体に塗布する。レジストは、１μｍ以上１．５μｍ以下の厚みで塗布される。露光段階では、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部を露光する。現像段階では、レジスト膜のうちで露光部分と非露光部分とのいずれかを除去する。このようにしてリソグラフィプロセスの過程において現像されるレジスト層によって透光部保護層１２０を形成すると、ステップａ９に進む。
【０１６１】
ステップａ９では、電極保護層１１０，１１１を除去する。具体的には、透光部保護層１２０の溶解性が低く、電極保護層１１０，１１１の溶解性が高いエッチング液を用いて、電極保護層１１０，１１１をウェットエッチングする。
【０１６２】
この場合、エッチング液は、フッ酸系エッチング液が用いられる。具体的には、エッチング液は、透光部保護層１２０のエッチング速度Ｖ１２を、電極保護層１１０，１１１のエッチング速度Ｖ１１で割り算したエッチング選択比（Ｖ１２／Ｖ１１）が、０．１以下となるような、エッチング液が用いられる。本実施の形態では、エッチング液は、４０重量％フッ化アンモニウム水溶液１重量部と、９９重量％酢酸水溶液２重量部と、水２重量部とを混合した混合液（４０重量％フッ化アンモニウム水溶液：９９重量％酢酸水溶液：水＝１：２：２）が用いられる。ただし、これに限らず、透光部保護層１２０の溶解性が低く電極保護層１１０，１１１の溶解性が十分高いエッチング液であれば、他のエッチング液を用いてもよい。これによって透光部２３を保護して、電極保護層１１０，１１１を除去することができる。上述した混合液は、このエッチング選択比を満たす。電極保護層１１０，１１１を除去すると、ステップａ１０に進む。
【０１６３】
ステップａ１０では、透光部保護層１２０を除去する。具体的には、透光部２３の溶解性が低く、透光部保護層１２０の溶解性が高いエッチング液を用いて、透光部保護層１２０をウェットエッチングする。
【０１６４】
この場合、エッチング液は、透光部２３のエッチング速度Ｖ２３を、透光部保護層１２０のエッチング速度Ｖ１２で割り算したエッチング選択比（Ｖ２３／Ｖ１２）が、０．０１以下となるような、エッチング液が用いられる。本実施の形態では、エッチング液は、フォトレジスト材の剥離専用のレジスト剥離液が用いられ、たとえばキシレン混合物を溶解するための剥離液が用いられる。ただし、これに限らず、透光部保護層１２０の溶解性が低く電極保護層１１０，１１１の溶解性が十分高いエッチング液であれば、他のエッチング液を用いてもよい。これによって透光部２３を保護して、透光部保護層１２０を除去することができる。上述した混合液は、このエッチング選択比を満たす。透光部保護層１２０を除去すると、ステップａ１１に進む。
【０１６５】
ステップａ１１では、予め定める切断ラインで半導体基板２２を多分割する。多分割された分割体には、半導体基板２２に、第１電極パッド２７および第２電極パッド２８が形成され、さらに半導体基板２２の受光面に透光部２３が形成される、赤外線カットフィルタ付き半導体受光素子２０となる。ステップａ１１で半導体基板２２を分割すると、ステップａ１２に進み、製造作業を終了する。
【０１６６】
このようにして受光素子が完成すると、図１に示す半導体装置２１を形成するために実装作業が行われる。この場合、受光素子２０をステム２５の凹部にエポキシ樹脂またはフェノール樹脂などの接着剤を用いてダイボンドする。次に、各電極パッド２７，２８とリードピン２９，３０とを導電性ワイヤ３１，３２でワイヤボンディングする。次に、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの透光性樹脂をステム２５の凹所に充填して充填部２６を形成する。このようにして半導体装置２１を形成することができる。
【０１６７】
以上のように本実施の形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態では、カバー層４６，４７が形成された状態で、カバー層４６，４７と電極パッド２７，２８との間に電極保護層１００，１１１が形成されるので、金属用エッチング液を用いて、金属から成るカバー層４６，４７をウェットエッチングした場合でも、電極保護層１００，１１１によって電極パッド２７，２８を保護することができ、カバー層除去時に電極パッド２７，２８が損傷することを防ぐことができる。
【０１６８】
またカバー層４６，４７を金属によって形成することで、カバー層４６，４７が樹脂から成る場合に比べて、さらに高い耐熱性を有する。これによってカバー層４６，４７を形成した状態で、温度の高い状態で複数の透光層２３ａ，２３ｂを連続して形成することができる。したがってカバー層４６，４７の損傷を防いで、透光層２３ａ，２３ｂと半導体基板２２との密着性、透光層２３ａ，２３ｂの強度、透光層２３の屈折率の安定度を向上することができる。
【０１６９】
また本実施の形態では、ステップａ７のカバー層除去工程において、金属用エッチング液によるエッチングによってカバー層４６，４７を除去するので、機械的にカバー層４６，４７を除去する場合に比べて、カバー層４６，４７を容易に除去することができる。また透光部２３の厚さ寸法の厚さにかかわらず、電極保護層１１０，１１１を薄くすることができる。したがって透光部２３の厚さ寸法を厚くした場合であっても、電極保護層１１０，１１１を薄くすることができ、電極保護層１１０，１１１をエッチングによって除去するときに、透光部２３が損傷することを防ぐことができる。さらに電極保護層１１０，１１１をエッチングする場合には、透光部保護層１２０によって透光部２３の残留部分２３Ａを保護することで、透光部２３の残留部分２３Ａが、電極保護層１１０，１１１を除去するためのエッチング液によって除去されることを防ぐことができる。
【０１７０】
また本実施形態では、電極パッド２７，２８とカバー層４６，４７とが同じ材料で形成されることで、材料を併用することができ、製造コストを低減することができる。また電極パッド２７，２８とカバー層４６，４７との間に、電極保護層１１０，１１１が介在するので、電極パッド２７，２８とカバー層４６，４７とを同じ材料で形成しても、カバー層４６，４７の除去過程において、電極パッド２７，２８が損傷することを防ぐことができる。また電極パッド２７，２８とカバー層４６，４７とを同様の薄膜形成装置で形成することで、製造装置の構成を簡単化することができる。
【０１７１】
また透光層２３ａ，２３ｂのいずれかと、電極保護層１１０，１１１とを同じ材料で形成してもよい。これによって材料を併用することができ、製造コストを低減することができる。また電極保護層１１０の除去過程において、透光部２３を透光部保護層１２０で保護することで、カバー層４６，４７の除去過程において、透光部２３が損傷することを防ぐことができる。また透光層２３ａ，２３ｂと、電極保護層１１０，１１１とを同様の薄膜形成装置で形成することで、製造装置の構成を簡単化することができる。
【０１７２】
また本実施形態では、光学的整合層１００が形成されることで、所望とする波長の光が受光面２４で反射することを防ぐことができ、受光感度を向上することができる。また光学的整合層１００は、第１実施形態の受光素子の製造方法に適用してもよい。また第２実施形態において、光学的整合層１００を形成しない場合も本発明に含まれる。
【０１７３】
また本実施の形態では、透光部２３と半導体基板２２の受光面２４との間に光学的整合層１００を形成したが、透光部２３と、樹脂から成る充填部２６との光学的結合を高めるために、第２の光学的整合層を形成してもよい。
【０１７４】
また本実施の形態では、ステップａ１の準備工程において、ＰＮ接続構造の半導体基板を形成したが、別工程で形成されるＰＮ接続構造の半導体基板２２を用いてもよい。また上述したフォトリソグラフィ技術における薄膜形成技術は、一例であって他の薄膜形成技術によって、整合層１００、電極保護層１１０，１１１、電極パッド２７，２８、カバー層４６，４７、透光層２３ａ，２３ｂおよび透光部保護層１２０を形成してもよい。
【０１７５】
上述した本実施の第２実施形態では、常圧ＣＶＤ法によって形成したサイロックス薄膜によって電極保護層１１０，１１１を形成したがこれに限定されない。電極保護層１１０，１１１は、カバー層４６，４７よりもエッチング速度が低い材料で形成されればよく、他の薄膜製造方法および他の材料を用いて形成してもよい。たとえば窒化膜、具体的には窒化ケイ素薄膜によって電極保護層１１０，１１１を形成してもよい。窒化膜は、非常に強固な電極保護層を形成することができる。これによって、カバー層４６，４７を除去するためのエッチング液に対して、エッチング速度が十分に低く、カバー層４６，４７の除去工程において、電極パッド２７，２８が損傷することをより確実に防ぐことができる。
【０１７６】
この場合、ステップａ４の電極保護層形成工程では、低圧ＣＶＤ（Low Pressure 
Chemical vapor deposition、略称ＬＰ−ＣＶＤ）法を用いて、電極保護層１１０，１１１を形成することができる。
【０１７７】
またカバー層４６，４７は、アルミニウム以外、たとえば金、アルミニウム-シリコン合金であってもよい。また電極保護層１１０，１１０は、サイロックスのほかに、たとえばポリイミド膜であってもよい。
【０１７８】
上述した本発明の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、半導体基板２２としてシリコンフォトダイオードであるとしたが、これに限定されない。たとえばシリコン以外の材料で半導体基板２２が形成されてもよい。またフォトダイオード以外、フォトトランジスタによって半導体基板２２が実現されてもよい。また半導体構造についても上述した構造以外のＰＮ接合構造であってもよく、光を受光するための受光面が光学領域として形成されていればよい。また本実施の形態では、受光素子は、カメラの自動露出システムに用いられる半導体装置２１に含まれるとしたが、他の用途に用いられる半導体装置２１に含まれてもよい。また半導体装置２１の構成については適宜変更可能である。また本発明の光学素子は、受光素子以外の光学素子であってもよい。
【０１７９】
また本実施の形態では、透光層２３ａ，２３ｂとして、二酸化ケイ素と二酸化チタンとが用いられたが、これらの誘電体材料に限らず、他のエッチング速度の異なる金属酸化物を用いることも可能である。他の材料によって透光層２３ａ，２３ｂが形成されてもよい。たとえば四窒化三シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または二酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）を用いてもよく、さらに他の材料を用いてもよい。
【０１８０】
また本実施の形態では、赤外線カットフィルタを有する光学素子を開示したが、赤外線以外の波長域の光が透光部２３を透過することを低減するように、各透光層２３ａ，２３ｂの層厚を設定したフィルタ付光学素子も本発明に含まれる。また本実施の形態では、２種類の透光層２３ａ，２３ｂによって透光部２３を形成したが、３種類以上の透光層によって透光部２３を形成してもよい。また低屈折透光層と高屈折透光層とは、１つの膜によって構成されていてもよく、２つ以上の膜によって構成されていてもよい。また本実施の形態では、フォトレジスト材が用いられたが、電子線レジスト材などの他のレジスト材が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明の第１実施形態の製造方法で製造される受光素子２０を備える半導体装置２１を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の受光素子２０の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図４Ａ】第１実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の受光素子２０の製造方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】第２実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】第２実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図７Ａ】第２実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】第２実施形態の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図８Ａ】第１の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図８Ｂ】第１の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図９】第１の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図１０Ａ】第２の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｂ】第２の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【図１１】第２の従来技術の製造方法における各製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１８２】
２０  受光素子
２１  半導体装置
２２  半導体基板
２３  透光部
２３ａ  第１透光層
２３ｂ  第２透光層
２４  受光面
４６，４７  カバー層
１００  光学的整合層
１１０，１１１  電極保護層
１２０  透光部保護層
【図１】
2008021952.tif 000003
【図２】
2008021952.tif 000004
【図３】
2008021952.tif 000005
【図４Ａ】
2008021952.tif 000006
【図４Ｂ】
2008021952.tif 000007
【図５】
2008021952.tif 000008
【図６Ａ】
2008021952.tif 000009
【図６Ｂ】
2008021952.tif 000010
【図７Ａ】
2008021952.tif 000011
【図７Ｂ】
2008021952.tif 000012
【図８Ａ】
2008021952.tif 000013
【図８Ｂ】
2008021952.tif 000014
【図９】
2008021952.tif 000015
【図１０Ａ】
2008021952.tif 000016
【図１０Ｂ】
2008021952.tif 000017
【図１１】
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