JP2019508667A - 光学検出装置および光学検出装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
S1,S2,S3、SP:スペーサ層
UM:上部誘電体ミラー
LM:下部誘電体ミラー
DL:分離層
BP:バンドパスフィルタ
FL:誘電層
MS:主面
P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8:光検出器
M1,M2:ミラー層
L01、L02、L03:犠牲層
Claims (17)
- 少なくとも第1及び第2の光検出器(P1、P2)を備えた光検出器アレイを支持する半導体基板(S)と、前記半導体基板(S)上に配置されると共に、前記光検出器アレイを覆うフィルタ積層体と、を備えた光学検出装置であって、
前記フィルタ積層体は、
バンドパスフィルタ(BP)と、
前記バンドパスフィルタ上に配置された分離層(DL)と、
前記分離層上に配置された下部誘電体ミラー(LM)と、
スペーサ積層体と、
前記スペーサ積層体上に配置された上部誘電体ミラー(UM)と、
を備え、
前記バンドパスフィルタ(BP)、前記分離層(DL)及び前記下部誘電体ミラー(LM)の各々が前記光検出器アレイを覆い、
前記スペーサ積層体は、
前記下部誘電体ミラー(LM)上に配置され、第1の誘電材料を含み、前記光検出器アレイを覆う主スペーサ層(SP)と、
前記第1の誘電材料を含む第1のスペーサ層(S1)と、
を備え、
前記第1のスペーサ層(S1)の第1のセグメントは、前記主スペーサ層(SP)上に配置され、前記第2の光検出器(P2)を覆う一方で、前記第1の光検出器(P1)を覆わない、光学検出装置。 - 前記分離層(DL)は、前記スペーサ積層体、前記下部誘電体ミラー(LM)及び前記上部誘電体ミラー(UM)の部分によって形成されたフィルタ要素から前記バンドパスフィルタ(BP)を分離するように構成されている、
請求項1に記載の光学検出装置。 - 前記光検出器アレイは、第3と第4の光検出器(P3、P4)をさらに備え、
前記スペーサ積層体は、前記第1の誘電を材料含む第2のスペーサ層(S2)をさらに備え、
前記第2のスペーサ層(S2)の第1のセグメントは、前記主スペーサ層(SP)上に配置され、前記第3と第4の光検出器(P3、P4)を覆う一方で、前記第1と第2の光検出器(P1、P2)のいずれも覆わず、
前記第1のスペーサ層(S1)の第2のセグメントは、前記第2のスペーサ層(S2)上に配置され、前記第4の光検出器(P4)を覆う一方で、前記第1、第2及び第3の光検出器(P1、P2、P3)のいずれも覆わない、
請求項1または2に記載の光学検出装置。 - 前記下部誘電体ミラー(LM)及び上部誘電体ミラー(LM)の各々は、前記第1の誘電材料を含む複数のミラー層(M1)と、前記第1の誘電材料の第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する第2の誘電材料を含む複数の更なるミラー層(M2)から構成され、
前記複数のミラー層(M1)と前記複数の更なるミラー層(M2)は交互に配置されている、
請求項1から3のうちいずれか一項に記載の光学検出装置。 - 前記複数のミラー層(M1)のうち少なくともいくつか及び前記複数の更なるミラー層(M2)のうち少なくともいくつかは、特定された中心波長の四分の一に等しい光学距離に対応する厚さを有する、請求項4に記載の光学検出装置。
- 第1のフィルタ要素は、
前記第1の光検出器(P1)を覆う前記下部誘電体ミラー(LM)の部分と、前記第1の光検出器(P1)を覆う前記主スペーサ層(SP)の部分と、前記第1の光検出器(P1)を覆う前記上部誘電体ミラー(UM)の部分によって形成され、
第2のフィルタ要素は、
前記第2の光検出器(P2)を覆う前記下部誘電体ミラー(LM)の部分と、前記第2の光検出器(P2)を覆う前記主スペーサ層(SP)の部分と、前記第1のスペーサ層(S1)の第1のセグメントと、前記第1の光検出器(P1)を覆う前記上部誘電体ミラー(UM)の部分によって形成される、
請求項5に記載の光学検出装置。 - 前記第1のフィルタ要素の第1の透過波長の値は、前記主スペーサ層(SP)の厚さによって決まり、
前記第2のフィルタ要素の第2の透過波長の値は、前記主スペーサ層(SP)と前記第1のスペーサ層(S1)の合計の厚さによって決まる、
請求項6に記載の光学検出装置。 - 前記第1の通過波長と前記第2の通過波長は、前記下部誘電体ミラー(LM)の阻止帯域内および前記上部誘電体ミラー(UM)の阻止帯域内にある、
請求項7に記載の光学検出装置。 - 前記第1の通過波長と前記第2の通過波長は、前記バンドパスフィルタ(BP)の通過帯域内にある、請求項7または8に記載の光学検出装置。
- 前記バンドパスフィルタ(BP)は、
前記第1の誘電材料を含む複数のバンドパス層と、前記第2の誘電材料を含む複数の更なるバンドパス層からなり、
前記複数のバンドパス層と前記複数の更なるバンドパス層は交互に配置されている、
請求項4から9のうちのいずれか一項に記載の光学検出装置。 - 前記第1と第2の光検出器(P1、P2)は、
前記光学検出装置に入射して、前記上部誘電体ミラー(UM)、前記スペーサ積層体および前記下部誘電体ミラー(LM)を通過する光を検出し、
前記検出された光に基づいて、第1のチャンネル信号と第2のチャンネル信号をそれぞれ生成する、
ように構成されている、請求項1から10のうちいずれか一項に記載の光学検出装置。 - 前記第1と第2のチャンネル信号に基づいて、入射光のスペクトル成分を示す少なくとも1つのスペクトル信号を生成するように構成された読み出し回路をさらに備えた、請求項11に記載の光学検出装置。
- 前記光検出器アレイは少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)を備え、
ここで、M=2N(Nは正の整数)であり、
前記主スペーサ層(SP)は、前記少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)を覆い、
前記スペーサ積層体は、前記第1の誘電材料を含むN個のスペーサ層(S1、S2、S3)を備え、
前記N個のスペーサ層(S1、S2、S3)はパターニングされ、M個のスペーサ要素を、前記主スペーサ層(SP)と共に形成し、
前記M個のスペーサ要素のうち第1のスペーサ要素は、前記第1の光検出器(P1)を覆う前記主スペーサ層(SP)の部分からなり、
前記第1のスペーサ要素を除いた前記M個のスペーサ要素の各々は、前記N個のスペーサ要素(S1、S2、S2)のうちの異なるサブセットのセグメントを備えると共に、前記少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)うち1つを覆う、
請求項1から12のうちのいずれか一項に記載の光学検出装置。 - 光学検出装置を製造する方法であって、
前記方法は、
半導体基板(S)を有する半導体ウェハを設ける工程と、ここで、前記基板(S)は、少なくとも第1と第2の光検出器(P1、P2)を備えた光検出器アレイを支持し、
バンドパスフィルタ(BP)を堆積する工程と、
前記バンドパスフィルタ(BP)上に分離層(DL)を堆積する工程と、
前記分離層(DL)上に下部誘電体ミラー(LM)を堆積する工程と、
ここで、前記バンドパスフィルタ(BP)、前記分離層(DL)及び前記下部誘電体ミラー(LM)の各々は、前記光検出器アレイを覆い、
スペーサ積層体を堆積する工程と、
を含み、
前記スペーサ積層体を堆積する工程は、
第1の誘電材料を含み、前記光検出器アレイを覆う主スペーサ層(SP)を前記下部誘電体ミラー(LM)上に堆積する工程と、
第1のリフトオフシーケンスによって、前記第1の誘電材料を含む第1のスペーサ層(S1)を堆積して構築する工程と、ここで、前記第1のスペーサ層(S1)の第1のセグメントは、前記主スペーサ層(SP)上に配置されると共に、前記第2の光検出器(P2)を覆う一方で前記第1の光検出器(P1)を覆わず、
前記スペーサ積層体上に上部誘電体ミラー(UM)を堆積する工程と、
を含む、方法。 - 前記分離層(DL)は、前記スペーサ積層体、前記下部誘電体ミラー(LM)及び前記上部誘電体ミラー(UM)の部分によって形成されたフィルタ要素から前記バンドパスフィルタ(BP)を分離するように構成されている、
請求項14に記載の方法。 - 前記光検出器アレイは、第3と第4の光検出器(P3、P4)をさらに備え、
前記スペーサ積層体を堆積する工程は、
前記第1のスペーサ層(S1)を堆積する工程の前に、第2のリフトオフシーケンスによって、前記第1の誘電材料を含む第2のスペーサ層(S2)を堆積して構築する工程をさらに含み、
前記第2のスペーサ層(S2)の第1のセグメントは、前記主スペーサ層(SP)上に配置され、前記第3と第4の光検出器(P3、P4)を覆う一方で、前記第1と第2の光検出器(P1、P1)のいずれも覆わず、
前記第1のスペーサ層(S1)の第2のセグメントは、前記第2のスペーサ層(S2)上に配置され、前記第4の光検出器(P4)を覆う一方で、前記第1、第2および第3の光検出器(P1、P2、P3)のいずれも覆わない、
請求項14に記載の方法。 - 前記光検出器アレイは、少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)を備え、
ここで、M=2N(Nは正の整数)であり、
前記主スペーサ層(SP)は、前記少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)を覆い、
前記スペーサ積層体を堆積する工程は、
N回のリフトオフシーケンスによって、前記第1の誘電材料を含むN個のスペーサ層(S1、S2、S3)を堆積して構築する工程を含み、
前記N個のスペーサ層(S1、S2、S3)の各々は、前記M個の光検出器(P1、…、P8)の異なるサブセットを覆い、各サブセットは、前記少なくともM個の光検出器(P1、…、P8)のうちのM/2個を含む、
請求項14から16のうちいずれか一項に記載の方法。
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