特許 6267549 光センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6267549

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】光センサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/02 20060101AFI20180115BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20180115BHJP

   G01J 1/04 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/02 B

   G01J1/02 B

   G01J1/04 A

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-47941(P2014-47941)

(22)【出願日】2014年3月11日

(65)【公開番号】特開2015-173172(P2015-173172A)

(43)【公開日】2015年10月1日

【審査請求日】2017年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(74)【代理人】

【識別番号】100166305

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 徹

(72)【発明者】

【氏名】田家 良久

【審査官】 吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２２９８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６０１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０１３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２１６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３９２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１９２７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１６１０４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６４−０６４３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２５３１９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２−３１／０３９２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８−３１／１１９

Ｇ０１Ｊ １／０２

Ｇ０１Ｊ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース基板と、
凹部が形成され、該凹部を前記ベース基板に対向させて該ベース基板に接合されたリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板の前記凹部との間に形成されたキャビティ内に収納され、前記ベース基板の前記リッド基板に向かい合う面に設置された受光素子と、を備え、
前記リッド基板は、前記凹部の内面側を覆う反射膜で形成される反射部と、前記凹部の内面の前記反射部と異なる部分に形成され、入射光を拡散する少なくとも１つ以上の拡散部と、を有し、
前記反射部は、前記拡散部で拡散された拡散光を反射する金属で形成され、
前記反射部の反射面は、前記拡散部の拡散面に対して傾斜し、
前記受光素子は、前記拡散光が前記反射面で反射された光を受光することを特徴とする光センサ。

【請求項2】

前記反射部の反射面の表面粗さは、前記拡散部の拡散面の表面粗さより小さいことを特徴とする請求項１に記載の光センサ。

【請求項3】

前記拡散面の表面粗さは、前記光の波長より長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光センサ。

【請求項4】

前記拡散部は、前記凹部の内面を露出する部分で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光センサ。

【請求項5】

前記拡散部は、前記リッド基板の凹部の内面を覆う拡散層で構成され、
前記拡散層は、樹脂層で形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光センサ。

【請求項6】

前記樹脂層は、前記入射光を散乱する拡散粒子を有することを特徴とする請求項５に記載の光センサ。

【請求項7】

前記凹部は、底部と、前記底部に対して傾斜する壁部とで構成され、
前記リッド基板は、前記凹部と反対側の面に前記入射光を入射する入射部を有し、
前記拡散部は、前記底部に形成され、前記拡散光を前記キャビティ内に出射し、
前記反射部は、前記壁部に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光センサ。

【請求項8】

前記凹部は、底部と、前記底部に対して傾斜する壁部とで構成され、
前記ベース基板は、前記凹部側の面と反対側の面に前記入射部を有し、
前記拡散部は、前記壁部に形成され、前記拡散光を前記キャビティ内に拡散し、
前記反射部は、前記底部に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光センサ。

【請求項9】

前記拡散部は、前記凹部の内面に複数独立して設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光の受光により情報を取得する光センサに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動ドア、現金自動預け払い機等の監視用に、検出感度が良好な光センサの需要が高まっている。そこで、赤外光の集光効率を向上する赤外光センサが提案されている（例えば特許文献１）。この赤外光センサは、半導体基板に形成された凹曲面の窪みに形成した反射膜を利用して、窪み内部に設けられた測温抵抗体等の素子への集光率を向上させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−１６０１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、提案された赤外光センサでは、素子への集光率は反射膜に対する光の入射角に依存する。そのため、反射膜に対する光の入射角によっては、素子へ集光しない可能性がある。よって、この素子へ集光させるためには、反射膜のそれぞれの位置までの光路が制限される。これにより、光源の位置が制限される可能性がある。ここで、素子へ受光させるために、反射膜等の各部材の選定や光路の設定等を行うことも考えられる。しかし、この場合、設計等が非常に複雑になり、製造も困難になる。

【0005】

そこで、本発明は、入射角に依存しない素子での受光を可能としつつ、検出効率を簡易的に向上させることができる光センサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ベース基板と、凹部が形成され、該凹部を前記ベース基板に対向させて該ベース基板に接合されたリッド基板と、前記ベース基板と前記リッド基板の前記凹部との間に形成されたキャビティ内に収納され、前記ベース基板の上面に設置され、光を受光する受光素子と、を備え、前記リッド基板は、前記凹部の内面側を覆う反射膜で形成される反射部と、前記凹部の内面の前記反射部と異なる部分に形成され、前記光を拡散する少なくとも１つ以上の拡散部と、を有し、前記反射部は、前記光を反射する金属で形成され、前記反射部の反射面は、前記拡散部の拡散面に対して傾斜し、前記反射部の反射面の表面粗さは、前記拡散部の拡散面の表面粗さより小さいことを特徴とする。

【0007】

本発明において、拡散部で様々な方向に拡散された光を反射部で反射して、この反射光を受光素子へ受光させる。そのため、受光する光を素子で受光する確率を容易に向上させることができる。よって、反射部に対する入射角に依存することなく、受光する光を受光素子へ効率的かつ簡易的に受光させることができる。

【0008】

このとき、前記拡散面の表面粗さは、前記光の波長より長くてもよい。
また、前記拡散部は、前記凹部の内面を露出する部分で構成されてもよい。

【0009】

また、前記凹部は、底部と、前記底部に対して傾斜する壁部とで構成され、前記リッド基板は、前記凹部と反対側の面に前記光を入射する入射部を有し、前記拡散部は、前記底部に形成され、前記入射部からの前記光を前記キャビティ内に出射し、前記反射部は、前記壁部に形成されてもよい。

【0010】

また、前記凹部は、底部と、前記底部に対して傾斜する壁部とで構成され、前記ベース基板は、前記凹部側の面と反対側の面に前記光を入射する入射部を有し、前記拡散部は、前記壁部に形成され、前記入射部からの前記光を前記キャビティ内に拡散し、前記反射部は、前記底部に形成されてもよい。

【0011】

また、前記拡散部は、前記凹部の内面に複数独立して設けられてもよい。
また、前記拡散部は、前記リッド基板の凹部の内面を覆う拡散層で構成され、前記拡散層は、樹脂層で形成されてもよい。
また、前記拡散層は、前記樹脂層に内包される前記拡散粒子を有してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明において、拡散部で様々な方向に拡散された光を反射部で反射して、この反射光を受光素子へ受光させる。そのため、反射部に対する入射角に依存することなく、受光する光を受光素子へ効率的かつ簡易的に受光させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の光センサを示す斜視図である。

【図2】第１実施形態の光センサを示す断面図である。

【図3】第１実施形態の光センサにおけるリッド基板の凹部側の平面図である。

【図4】第１実施形態の光センサを示す断面図であって、凹部近辺を示す図である。

【図5】第１実施形態の光センサの製造方法を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態の光センサの第１変形例を示す断面図である。

【図7】第１実施形態の光センサの第２変形例を示す断面図である。

【図8】第１実施形態の光センサの第２変形例を示す平面図である。

【図9】第１実施形態の光センサの第３変形例を示す断面図である。

【図10】第２実施形態の光センサを示す断面図である。

【図11】第３実施形態の光センサを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る圧電振動片、及び圧電振動子について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0015】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図４を用いて説明する。図１は本実施形態の光センサの外観斜視図である。図２は本実施形態の光センサの断面図である。図３は、本実施形態の光センサにおけるリッド基板３の凹部３ａ側の平面図である。図４は、本実施形態の光センサを示す断面図であって、凹部近辺を示す図である。

【0016】

図１に示す通り、光センサ１は、ベース基板２と、ベース基板２に接合膜３５を介して接合されたリッド基板３と、リッド基板３の下面に形成された外部電極３８、３９とで構成される。

【0017】

また、図２に示す通り、光センサ１において、リッド基板３には、キャビティ用の凹部３ａが形成されている。また、リッド基板３は、凹部３ａをベース基板２に対向させた状態でベース基板２に接合する。

【0018】

また、光センサ１は、ベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティＣ内に収納された状態で、ベース基板２の上面２ａに設置され、光を受光する受光素子２８を備える。

【0019】

また、光センサ１は、ベース基板２の下面２ｂに形成された外部電極３８、３９と、ベース基板２の上面２ａに形成され、接合された受光素子２８及び外部電極３８、３９と電気的に接続する内部電極３６，３７と、を備える。

【0020】

また、ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。なお、ベース基板２はシリコンなどの半導体基板で形成されてもよい。

【0021】

また、このベース基板２には、ベース基板２を厚さ方向に貫通する、一対の貫通電極３２，３３が形成されている。貫通電極３２，３３は、ベース基板２との溶着によって固定されており、キャビティＣ内の気密を維持している。貫通電極３２，３３は、例えば、コバールやＦｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）等の、熱膨張係数がベース基板２のガラス材料と近い（好ましくは同等か高め）材料により円柱状に形成された導電性の金属芯材で、両端が平坦で且つベース基板２の厚さと同じ厚さである。

【0022】

ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３との接合面側）には、一対の内部電極３６，３７が形成されている。各内部電極３６，３７は、例えば下層のＣｒ膜及び上層のＡｕ膜の積層体によって形成されている。

【0023】

ベース基板２の下面２ｂ側（リッド基板３との接合面と反対側）には、一対の外部電極３８、３９が形成されている。各外部電極３８、３９は、各内部電極３６、３７と、各貫通電極３２、３３を介して電気的に接続する。

【0024】

すなわち、ベース基板は、光透過部と、受光素子を形成する素子形成部と、リッド基板と接合する接合部、内部電極、外部電極及び貫通電極を形成する電極形成部で構成される。

【0025】

なお、外部電極３８、３９と内部電極３６、３７とは、必ずしも貫通電極３２、３３で導通する必要はなく、例えば各基板の接合面の間に引き出し電極を形成して、各電極間を導通してもよい。なお、各電極は、素子の電極数に応じて変更することができる。
また、ベース基板２は、接合方法によっては、陽極接合可能である必要もなく金属、セラミック等で形成されてもよい。

【0026】

リッド基板３は、凹部の内面側を覆う反射膜で形成される反射部４０と、凹部の内面の反射部４０と異なる部分に形成され、受光素子２８で受光する光を拡散する拡散部４１と、を有する。またリッド基板３は略板状に形成されている。本実施形態において、拡散部４１は、凹部３ａの内面を露出する部分で構成される。

【0027】

また、本実施形態において、リッド基板３は凹部３ａと反対側の面に受光素子２８で受光する光を入射する入射部を有する。すなわち、本実施形態の場合、リッド基板３は光透過性を有する。

【0028】

例えば、受光素子２８で受光する光が可視光の場合、リッド基板３は、ガラスや透明樹脂等の可視光を透過する透明体で構成される。例えば、リッド基板３は、ソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板である。このとき、ベース基板２とリッド基板３とを同様のガラス材料で構成すれば、両基板は、同様の熱膨張係数を有するため、接合時の加熱等により反りが発生しない。これにより、歩留まりを向上できる。

【0029】

また、受光素子２８で受光する光が赤外光の場合、リッド基板３は、半導体基板のうちシリコン等の赤外光を透過する材料で構成される。なお、本実施形態において、リッド基板３は、受光素子で受光する光を透過する光透過性を有すれば、種々の材料で構成することができる。

【0030】

また、反射部４０は、光を反射する金属で形成される。また、反射部４０の反射面は、拡散部４１の拡散面に対して傾斜している。また、本実施形態においては、反射部４０は、凹部３ａの開口端部に向かって広くなる方向に傾斜している。なお、反射部４０の反射面は、拡散部４１の拡散面に対して傾斜していていればよく、拡散面に対して垂直に形成されていてもよい。
また、反射部４０の反射面の表面粗さは、拡散部４１の拡散面の表面粗さより小さい。

【0031】

また、リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、受光素子２８を収容するキャビティＣが形成されている。
また、リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。すなわち接合膜３５は、キャビティＣの凹部表面３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５はアルミ膜で形成されているが、接合膜３５をシリコンで形成することも可能である。後述するように、この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合されることにより、キャビティＣが真空封止されている。
なお、リッド基板３とベース基板２とは、必ずしも陽極接合で接合する必要はなく、例えば、接着剤や溶接部材を用いて接合してもよい。

【0032】

内部電極３６，３７の表面に、金ワイヤー１０，１１を介して、受光素子２８の電極が接続されている。受光素子２８は、ベース基板２の上面に塗布された導電性接着剤を介して設置されている。また、受光素子２８の表面に、外部からの光を受光する受光部２８ａが形成されている。

【0033】

受光素子２８は、例えば、光透過性を有する透明体を透過する可視光や紫外光を受光するものである。例えば、受光素子２８は、カラーセンサ、イメージセンサ、照度センサなどに用いる半導体素子で構成される。また、受光素子２８は、キャビティＣに気密封止される。

【0034】

反射部４０は、反射鏡（鏡面）を形成するように、反射膜としてアルミニウムや銀といった金属等を成膜している。また、本実施形態において、拡散部４１は、リッド基板３の凹部３ａの内面を露出する部分で構成される。

【0035】

図２、３に示す通り、本実施形態において、凹部３ａは円錐台形状に形成される。なお、図３において接合膜３５は省略する。なお、凹部３ａは必ずしも円錐台形状に形成される必要はなく柱状に形成されてもよい。また、凹部３ａが角錐台形状に形成された場合、受光素子２８での受光可能領域を最大限広げられる。また、本実施形態において、凹部３ａは、底部と、底部に対して傾斜する壁部とで構成される。

【0036】

また、拡散部４１は、凹部３ａの底部に形成され、リッド基板３の入射部からの光をキャビティＣ内に拡散する。また、反射部４０は凹部３ａの壁部に形成される。本実施形態においては、拡散部４１は凹部３ａの底部の全体に形成され、反射部４０は凹部３ａの壁部全体に形成される。なお、本実施形態に限らず、拡散部４１は凹部３ａの底部に形成され、反射部４０は凹部３ａの壁部に形成されていればよい。そのため、拡散部４１は凹部３ａの底部の一部に形成され、反射部４０は凹部３ａの底部のその他の部分及び壁部に形成されていてもよい。また、反射部４０が壁部の一部のみに形成されていてもよい。

【0037】

図４に示す通り、反射部４０の反射面の表面粗さが、拡散部４１の拡散面より表面粗さより小さい。なお、本実施形態においては、拡散部４１の拡散面は、凹部３ａの内面で形成されている。これにより、拡散面によって光を様々な方向に拡散させ、拡散された光を反射部４０の様々な位置に入射させることができる。さらに反射面では光の散乱を抑制させて、受光素子２８へ反射させる。この拡散部４１及び反射部４０により、効率的に入射光を受光素子２８の受光部２８ａへ受光することが可能となる。

【0038】

また、拡散部４１の表面粗さは受光する光の波長より長く形成し、例えば拡散部４１の表面粗さの平均が１μｍ以下程度に形成する。なお、拡散部４１の拡散面の表面粗さは、受光する光の波長より長く形成すればよい。

【0039】

このため、反射膜４０の厚みは、キャビティＣの凹部３ａ内面の表面粗さを最小限とするように１μｍ以上とする。この厚さ以上に形成することで凹部３ａ内面の表面粗さに依存せずに反射膜４０の反射面の表面粗さを小さくすることができる。

【0040】

すなわち、図４に示す通り、反射部４０の反射膜の膜厚は、凹部３ａの凹凸の差より、厚く形成される。なお、凹部３ａの形成方法によって凹部３ａの表面粗さは変えることが可能なため、反射膜の厚さは必ずしも１μｍ以上である必要はなく、反射部４０の反射面の表面粗さが、拡散部４１の拡散面より表面粗さより小さくなればよい。効率的に入射光を受光素子２８の受光部２８ａへ受光することが可能となる。

【0041】

次に受光部２８ａへの光の受光について説明する。
リッド基板３の上面の入射部より入射した入射光Ｌ１は、リッド基板３を透過してリッド基板３の下面の拡散部４１から出射し、キャビティＣ内に侵入する。入射光Ｌ１は、拡散部４１により拡散され、拡散光Ｌ２となる。拡散部４１による拡散光２は様々な方向に拡散する。拡散した拡散光Ｌ２の一部は、そのまま受光素子２８の受光部２８ａへ受光する。また、拡散した拡散光Ｌ２の一部は、反射部４０に向かって進行する。このとき、反射部４０の反射面が拡散部４１の拡散面に対して傾斜しているため、拡散光Ｌ２は反射部４０に進行することができる。

【0042】

そして、反射部４０に到達すると、拡散光Ｌ２は反射部４０により反射され、反射光Ｌ３となる。このとき反射部４０の反射面が拡散部４１の拡散面に対して傾斜しているため、反射光Ｌ３は反射部４０により拡散光Ｌ２に対して所定の角度を有して進行される。その後、反射光Ｌ３は、受光部２８ａへ受光される。
以上により、拡散部４１及び反射部４０によって、受光部２８ａへより効率的に導光することができる。

【0043】

すなわち、拡散部４１で様々な方向に拡散された光を反射部４０で反射して、この反射光を受光素子２８へ受光させる。そのため、反射部４０に対する入射角に依存することなく、受光する光を受光素子２８へ効率的かつ簡易的に受光させることができる。さらに、反射面による光の散乱を抑制させ、効率的に入射光を受光素子２８の受光部２８ａへ受光することが可能となる。また、本実施形態では、拡散部４１の光の拡散によって拡散光が様々な方向に進めて、受光素子２８への受光率を向上させるだけであり、反射部４０の材質、光路の設計等による製造コストの上昇を抑制することができる。そのため、製造コストの削減、製造方法の簡略化を図るとともに、効率的な受光が可能な光センサを形成することができる。

【0044】

（光センサの製造方法）
次に、上述した光センサの製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係る光センサの製造方法のフローチャートである。
図５に示すように、本実施形態に係る光センサの製造方法は、光センサ作成工程（Ｓ１０）と、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）と、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）と、を主に有している。なお、光センサ工程（Ｓ１０）、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）及びベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）は、並行して実施することが可能である。

【0045】

初めに、光センサ作成工程を行って図２に示す受光素子２８を作製する（Ｓ１０）。シリコンウエハをフォトリソグラフィ技術により複数の受光素子２８を作製する。なお、本実施形態においては、受光素子２８は可視光を受光する。

【0046】

リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハを作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハを、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ２１）。次いで、凹部形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハにおけるベース基板用ウエハとの接合面に、キャビティ用の凹部３ａを複数形成する。キャビティ用凹部３ａの形成は、成形型を使用しての加熱プレス成型等のプレス加工によって行う。次に、接合面研磨工程Ｓ２３では、ベース基板用ウエハとの接合面を研磨する。

【0047】

次に、接合膜形成工程Ｓ２４では、ベース基板用ウエハとの接合面に、図２に示す接合膜３５を形成する。なお、接合膜形成工程Ｓ２４の前に接合面研磨工程Ｓ２３を行っているので、接合膜３５の表面の平面度が確保され、ベース基板用ウエハとの安定した接合を実現することができる。

【0048】

次に、拡散部形成工程Ｓ２５及び反射部形成工程Ｓ２６を一括して行う。凹部３ａの内面に金属膜をパターニングする。本実施形態において、凹部３ａの露出する部分が拡散部となり、このパターニングされた金属膜が反射部４０の反射膜を形成する。

【0049】

このとき、反射膜を形成開始後、凹部３ａの内面の表面粗さを転写した状態で成膜されていく。しかし、反射膜の膜厚が厚くなるにつれて凹部３ａの内面の転写は小さくなっていく。これにより、反射膜の表面粗さが、拡散部４１を構成する凹部３ａの内面の表面粗さより小さくなる。なお、反射部４０は、光を反射する部分にのみ形成されていてもよい。

【0050】

また、反射膜のスパッタ等の成膜によっては、凹部３ａの底面から側面に向かって滑らかに傾斜させてもよい。この場合、反射膜において、光が反射する部分を滑らかな曲面で形成することも可能なため、受光素子の受光効率が向上する反射経路を形成することが可能になる。

【0051】

なお、接合膜３５をアルミニウムにすることで、接合膜３５と反射部４０とを一括で一体形成することも可能である。すなわち、反射部形成工程Ｓ２６と同一工程で、接合膜形成工程Ｓ２４を行う。この場合、接合膜３５を形成するためのパターニングが不要になり、製造コストを低減することができる。また、接合膜３５の形成は、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法によって行うことができる。なお、接合膜３５と反射膜との膜厚は同一でも異なっていてもよい。

【0052】

また、反射膜の膜厚は、凹部３ａの側面から底面に向かって厚く形成される。この場合、凹部３ａの側面に形成された反射部４０の表面粗さが、凹部３ａの内面の表面粗さより小さくなるまで反射膜をスパッタ等により成膜する。

【0053】

次に、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）と同時、または前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハを製作するベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０を行う（Ｓ３０）。まず、ベース基板用ウエハを形成する。具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。

【0054】

続いて、ベース基板用ウエハに貫通電極３２，３３を形成する貫通電極形成工程（Ｓ３０）を行う。
まず、ウエハを貫通電極形成用型の凹部に貫通電極用の金属体をセットした状態し、その上にベース基板用ウエハをセットした状態で加熱炉内に配置し、約９００℃程の高温状態で加圧型によりベース基板用ウエハの厚さ方向に沿って圧力をかける。すると、ベース基板用ウエハに貫通電極用の金属体が溶着させ一体化させる。その後、ベース基板用ウエハを徐々に温度を下げながら冷却する。

【0055】

これにより、貫通電極形成用型の凹部形成位置と同じ位置に貫通電極が形成される。また、特にベース基板の厚みに支障がなければ、ベース基板用ウエハ作成工程Ｓ３１を省いても良い。

【0056】

続いて、ベース基板用ウエハを研磨する（Ｓ３３）。具体的には、貫通電極の突出部分を研磨して除去するとともに、所望の厚みまで研磨を行う。これにより、ベース基板用ウエハの表面と貫通電極３２，３３の表面とが、略面一な状態となる。このようにして、ベース基板用ウエハに貫通電極３２，３３が形成される。なお、貫通電極の突出した部分は除去せずに、そのまま使用してもよい。

【0057】

次に、ベース基板用ウエハの表面に導電性材料をパターニングして、内部電極形成工程を行う（Ｓ３４）。その後、受光素子２８をベース基板用ウエハ上に接着するために導電性樹脂などを塗布する。（Ｓ３５）このようにして、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）が終了する。

【0058】

そして、上述した光センサ作成工程（Ｓ１０）で作製した複数の受光素子２８を、ベース基板用ウエハ上に形成された導電性樹脂と接着させ、さらに各内部電極３６，３７上に、それぞれ金ワイヤー１０，１１を介して実装する実装工程を行う（Ｓ４０）。

【0059】

そして、上述した各基板用ウエハの作製工程で作成されたベース基板用ウエハ及びリッド基板用ウエハを図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ４０，５０を正しい位置にアライメントし、重ね合わせる（Ｓ５０）。これにより、実装された受光素子２８が、リッド基板用ウエハに形成された凹部とベース基板用ウエハとで囲まれるキャビティＣ内に収納された状態となる。

【0060】

両基板用ウエハの重ね合わせ工程Ｓ５０後、重ね合わせた２枚の各基板用ウエハを図示しない陽極接合装置に入れ、図示しない保持機構により各基板用ウエハの外周部分をクランプした状態で、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。これにより、光センサをキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが接合したウエハ接合体を得ることができる。

【0061】

その後、ベース基板用ウエハの下面２ｂ側に、一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続する一対の外部電極３８，３９を形成する（Ｓ７０）。そして、ウエハ接合体を所望の大きさに個片化する切断工程（Ｓ８０）を行い、内部の電気特性検査（Ｓ９０）を行うことで受光素子２８を収容した光センサ１が作成される。

【0062】

本実施形態により、プレス加工によって拡散部４１の形成を簡便に行うことができる。さらに、効率的に入射光を受光素子２８へ受光することが可能となる。これにより、製造コストの削減、製造方法の簡略化を図るとともに、効率的な受光が可能な光センサを形成することができる。

【0063】

なお、光センサ１は、ウエハレベルパッケージによって複数形成する方法を示したが、１つの光センサを形成する方法でもよい。
また、光センサ１の構造によっては、種々の形成工程を採用することができる。例えば、貫通電極ではなく、引き出し電極を形成する場合は、ベース基板用ウエハに引き出し電極をパターニングする。また、接合工程において、陽極接合でなく接着剤等を用いて接合してもよい。
なお、本発明に係る光センサは本実施形態に限定されず、種々の構成を採用することができる。

【0064】

また、図６から図９に本実施形態の光センサの変形例を示す。図６は、本実施形態の光センサの第１変形例を示す断面図である。図７及び図８は、それぞれ本実施形態の光センサの第２変形例を示す断面図及び平面図である。図９は、本実施形態の光センサの第３変形例を示す断面図である。なお、第１実施形態の光センサと同様の構成は、説明を省略する。

【0065】

第１変形例の光センサにおいて、凹部３ａの傾斜は、凹部３ａの開口端から底部まで２段階の傾斜角度で形成されている。図６においては、凹部３ａは断面視多角形状に形成されている。本例において、拡散部４１は、凹部３ａの内面を構成する複数の面のうち、一部の面に形成される。また、反射部４０は、凹部３ａの内面を構成する複数の面のうち、拡散部４１を形成する面と異なる面に形成される。この場合、拡散部４１の拡散面と反射部４０の反射面とが傾斜するだけでなく、反射部４０の複数の反射面がそれぞれ反射部４１に対して異なる傾斜角で傾斜する。

【0066】

これにより、拡散部４１で発生する拡散光は、反射部４０の異なる傾斜角を有する複数の反射面に向かって拡散される。これにより、反射部４０の各反射面に到達した拡散光は、反射面の異なる傾斜角によって、様々な方向に反射される。また、反射光は、反射部４０の１つの反射面から他の反射面へ向かって反射し、他の反射面から受光部２８に向かって反射される場合もある。すなわち、受光部２８へ向かう反射光をより増加させる。

【0067】

これにより、入射光が受光部２８への受光率を向上させることができ、入射光を受光部２８ａへ効率的に導光することができる。なお、凹部３ａの傾斜は、２段階である必要はなく、複数段設けることでもよい。その場合でも、さまざまな角度の傾斜が増えるため、反射光をより増加させることができる。

【0068】

また、図７、図８に示す第２変形例の光センサにおいて、反射部４０は、凹部３ａの開口端から底部まで曲面で形成されている。図７においては、反射部４０は、扁球面状に形成されている。これにより、さまざまな角度の傾斜部が増えるため、反射光をより増加させることができる。なお、反射部４０は、少なくとも一部に曲面を有していればよい。その場合でも、さまざまな角度の傾斜が増えるため、反射光をより増加させることができる。

【0069】

また、本例において、拡散部４１が凹部３ａの内面に複数独立して形成される。本例の場合、反射部４０内に複数の拡散部４１が独立して形成されている。すなわち、１つの拡散部４１は、反射部４０に囲まれている。これにより、入射光を様々な位置で拡散させることができる。さらに、拡散光を拡散部４１の周囲の反射部４０で確実に反射させることができる。そのため、さらに反射光を増加させ、入射光を受光部２８へ簡易的かつ効率的に受光することができる。

【0070】

また、凹部３ａの内面は必ずしも平面または曲面で構成される必要はなく、ベース基板２の上面２ａの光出射部に対して傾斜し、凹部３ａの開口端部に向かって広くなる方向に傾斜していればよい。

【0071】

また、本例においても、拡散部４１は少なくとも１つ形成されていればよい。また、本例においては、拡散部４１が反射部４０に囲まれているが、反射部４０が拡散部４１に囲まれる構成でもよい。この場合、例えば複数の反射部４０が独立して形成される。

【0072】

図９に示す第３実施例の光センサにおいて、リッド基板３は凹部３ａの底部に突起部を有する。この突起部の高さは、拡散部４１の拡散面、すなわち凹部３ａの表面粗さの平均より大きい。そして、突起部は、凹部３ａの表面荒れによる凹凸とは区別される。また、本例では、突起部は、凹部３ａの底部に複数形成される。また、本例において、突起部は、円錐台形状に形成される。なお、突起部の形状は、本例に限らず、角錐台形状、柱状、半球等であってもよい。

【0073】

また、拡散部４１は、突起部の少なくとも上部に形成される。また、本例では、拡散部４１は、突起部の側壁の一部にも形成されている。
また、本例では、反射部４０は、突起部の拡散部４１が形成される部分に対して傾斜する突起部の他の部分に形成される。本例においては、反射部４０は、突起部の側壁のうち拡散部４１が形成されていない部分に形成される。

【0074】

また、本例では、突起部が、凹部３ａの底部のうち凹部３ａの壁部と接続する部分に形成される。また、拡散部４１は、この突起部において凹部３ａの壁部と対向する部分に形成される。さらに、反射部４０は、凹部３ａの壁部においてこの突起部と対向する部分に形成される。すなわち、反射部４０と拡散部４１とは、凹部３ａの壁部と底部との境界付近で対向している。

【0075】

この場合、第１実施形態の光センサに比べて、拡散部４１から発生する拡散光が反射部４０へ拡散しやすい。このため、反射部４０で発生する反射光も増加し、受光素子２８での受光率も向上する。
これは、突起部が凹部３ａの底部に１つ形成される場合でも効果を得ることができる。

【0076】

また、本例において、複数の突起部のうち隣り合う突起部の対向する部分の一方に拡散部４１、他方に反射部４０が形成される。この場合においても、第１実施形態の光センサに比べて、拡散部４１から発生する拡散光が反射部４０へ拡散しやすい。このため、反射部４０で発生する反射光も増加し、受光素子２８での受光率も向上する。

【0077】

また、本例において、拡散部４１は、突起部のうち傾斜の異なる複数の部分に形成されている。そのため、拡散光は、よりさまざまな方向へ拡散することができ、反射部４０での反射光を増加することができる。
なお、本例において、突起は少なくとも１つ形成されていればよい。また、拡散部４１は、突起部全体に形成されていてもよい。

【0078】

（第２実施形態）
第２実施形態の光センサについて図１０を用いて説明する。なお、第１実施形態の光センサと同様の構成については説明を省略する。

【0079】

図１０に示す通り、拡散部４１は、リッド基板３の凹部３ａの内面を覆う拡散層４２で構成される。また、この拡散層４２は樹脂層で形成され、樹脂層は例えばメタクリル樹脂等で形成される。本実施形態において、反射部４０は拡散層４２の一部の表面に形成される。この場合、拡散部４１は、反射部４０から露出する部分で構成される。本実施形態の場合、反射部４０は、凹部３ａの内面の壁部の拡散層４２上に形成され、拡散部４１は、反射部４０から露出する凹部３ａの底部側に形成される。また、拡散層４２は、受光する光を透過し、表面において光を拡散する性質を有する。

【0080】

本実施形態においても、反射部４０の表面粗さは、拡散部４１の拡散面より小さい。
本実施形態の場合、拡散部形成工程後に反射部形成工程を行って、拡散部４１、反射部４０を形成する。

【0081】

本実施形態の場合、凹部３ａの内面に拡散層４２を形成することにより、拡散部４１を形成しているため、拡散部４１の表面粗さを調整しやすい。そのため、受光する光の種類によって、拡散部４１の表面粗さを容易に設定することができる。

【0082】

また、本実施形態において、拡散層４２が樹脂層に内包される拡散粒子を有してもよい。この拡散粒子は、粒径を凹部３ａの内面の表面粗さより大きくすることにより、光の拡散率を向上させることができる。そのため、反射部４０での光の反射率、受光素子２８での光の受光率を増加させることができる。

【0083】

なお、本実施形態においては、拡散層４２は、凹部３ａの内面全体に形成されているが、これに限らず、一部に形成されていてもよい。この場合、拡散層４２は、凹部３ａの内面のうち反射部４０の形成される部分と異なる部分にのみ形成されてもよい。例えば、拡散層４２は、凹部３ａの底部上に形成され、反射部４０は凹部３ａの壁部上に直接形成される。また、拡散層４２を凹部３ａの一部に形成することにより突起部を形成してもよい。
また、拡散層４２は、光を透過し、表面で拡散する性質を有すれば、樹脂以外の材料でもよい。

【0084】

（第３実施形態）
第３実施形態の光センサについて図１１を用いて説明する。なお、第１実施形態の光センサと同様の構成については説明を省略する。
本実施形態において、ベース基板２は凹部３ａ側と反対側の面に受光素子２８で受光する光を入射する入射部を有する。すなわち、本実施形態の場合、ベース基板２は光透過性を有する。

【0085】

例えば、受光素子２８で受光する光が可視光の場合、ベース基板２は、ガラスや透明樹脂等の可視光を透過する透明体で構成される。また、受光素子２８で受光する光が赤外光の場合、ベース基板２は、半導体基板のうちシリコン等の赤外光を透過する材料で構成される。なお、本実施形態において、ベース基板２は、受光素子で受光する光を透過する光透過性を有すれば、種々の材料で構成することができる。

【0086】

また、本実施形態において、凹部３ａは、底部と、底部に対して傾斜する壁部とで構成される。また、拡散部４１は、凹部３ａの壁部に形成され、入射部からの光をキャビティＣ内に拡散する。また、反射部は、少なくとも凹部３ａの底部に形成される。

【0087】

本実施形態における受光部２８ａへの光の受光について説明する。
ベース基板２の下面の入射部より入射した入射光Ｌ１は、ベース基板２を透過してキャビティＣ内に進行し、リッド基板３の拡散部４１で拡散する。このとき、入射光Ｌ１は、拡散部４１により拡散され、拡散光Ｌ２となる。拡散部４１による拡散光２は様々な方向に拡散する。拡散した拡散光Ｌ２の一部は、そのまま受光素子２８の受光部２８ａへ受光する。また、拡散した拡散光Ｌ２の一部は、反射部４０に向かって進行する。このとき、反射部４０の反射面が拡散部４１の拡散面に対して傾斜しているため、拡散光Ｌ２は反射部４０に進行することができる。

【0088】

そして、反射部４０に到達すると、拡散光Ｌ２は反射部４０により反射され、反射光Ｌ３となる。このとき反射部４０の反射面が拡散部４１の拡散面に対して傾斜しているため、反射光Ｌ３は反射部４０により拡散光Ｌ２に対して所定の角度を有して進行される。その後、反射光Ｌ３は、受光部２８ａへ受光される。
以上により、拡散部４１及び反射部４０によって、受光部２８ａへより効率的に導光することができる。

【0089】

すなわち、拡散部４１で様々な方向に拡散された光を反射部４０で反射して、この反射光を受光素子２８へ受光させる。そのため、反射部４０に対する入射角に依存することなく、受光する光を受光素子２８へ効率的かつ簡易的に受光させることができる。さらに、反射面による光の散乱を抑制させ、効率的に入射光を受光素子２８の受光部２８ａへ受光することが可能となる。また、本実施形態では、拡散部４１の光の拡散によって拡散光が様々な方向に進めて、受光素子２８への受光率を向上させるだけであり、反射部４０の材質、光路の設計等による製造コストの上昇を抑制することができる。そのため、製造コストの削減、製造方法の簡略化を図るとともに、効率的な受光が可能な光センサを形成することができる。

【0090】

また、本実施形態において、ベース基板２には受光素子２８、外部電極３８、３９等が配置されるため、入射部はベース基板２の露出する部分に制限される。このため、拡散部４１は、凹部３ａのうち入射部に対向する部分に形成されることが好ましい。なお、拡散部４１がこの部分以外に形成されてもよい。この場合、拡散部４１は、反射部４０での反射光が反射される位置に形成される。
また、本実施形態においても、拡散部４１は拡散層で構成されてもよい。この場合、拡散層は、受光する光を反射し、表面で拡散する性質を有する材料で形成する。

【0091】

なお、上記の実施形態に限られず、種々の構成に変更することができる。例えば反射部４０の反射面は、拡散部４１の拡散面に対して傾斜する位置に形成されていればよく、それ以外の拡散面と同一面に形成されてもよい。例えば、拡散部４１が凹部３ａの底部に形成され、反射部４０が凹部３ａの壁部及び底部に形成されてもよい。

【0092】

また、ベース基板が半導体基板で構成することによって、ベース基板に直接受光素子を形成してもよい。これにより、キャビティの高さを低くすることができるため、光センサの低背化が図れる。
また、ベース基板が半導体基板で構成される場合、貫通電極の構成は上記実施形態と異なってもよい。

【0093】

この際、例えば、ベース基板は、シリコンで形成されている。一般的にシリコンは赤外光を透過する特性を有する。すなわち、ベース基板をシリコンで形成することにより、赤外光の入射光がベース基板の光透過部を透過する。また、受光素子は、赤外光を受光する。

【0094】

また、ベース基板は、２つの貫通孔を有する。さらに、貫通電極がそれぞれ貫通孔の内面に形成される。なお、各貫通電極は、図示しない絶縁膜を介して各貫通孔の内面に形成されている。また、各貫通電極は、各貫通孔内部を埋める図示しない封止部を有している。この封止部が、キャビティＣ内部を外部から封止する。なお、本例において、封止部は貫通孔のキャビティ側の開口を埋める構成であるが、貫通孔内部全体を埋める構成であってもよい。

【0095】

また、各内部電極及び各外部電極は、貫通電極上及びベース基板上に形成されている。なお、各内部電極及び各外部電極は、絶縁膜を介してベース基板上に形成されている。また、本例においては、各内部電極は、各貫通電極の封止部上に形成されている。

【0096】

また、反射部を構成する反射膜は、赤外光の反射率が高い薄膜、例えば、アルミニウムや銀といった金属などで形成される。本例においても、反射膜をリッド基板の凹部の内面の表面粗さより小さい表面粗さに形成する。これにより、反射部で反射された赤外光の反射光を受光素子まで導光することができる。

【0097】

次に、本例に係る光センサの製造方法を説明する。なお、図５に示すフローチャートと同様の工程は、説明を省略する。
光センサ作成工程Ｓ１０において、赤外光を受光する受光素子を作成する。なお、受光素子は、ベース基板用ウエハ上でＭＥＭＳ技術により形成してもよい。

【0098】

リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０において、研磨、洗浄、エッチングＳ２１から接合面研磨工程まで図２に示す一例の製造方法と同様に行う。反射膜形成工程Ｓ２６において、反射膜は、赤外線の反射率が高い薄膜、例えば、アルミニウムや銀といった金属などで成膜をする。特に、接合膜形成工程Ｓ２４において、接合膜はアルミニウムを成膜した場合、反射膜形成工程Ｓ２６と接合膜形成工程Ｓ２４とを同一工程で行うことができる。なお、リッド基板がガラスで形成され、ベース基板がシリコンで形成される場合、接合膜を形成せずに両基板を陽極接合することも可能である。
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０において、シリコンを用いてベース基板を作成する。研磨、洗浄、エッチングＳ３１を図２に示す一例の製造方法と同様に行う。

【0099】

貫通電極形成工程Ｓ３２は、まず、ブラスト加工やレーザー加工などで、貫通孔を形成する。その後、研磨を実施して、所望の厚みまで研磨を行う。なお、貫通孔を形成する手法としては、種々の方法を採用できる。例えば、まずベース基板の一面から、ベース基板の厚み方向に対して途中までブラスト加工やレーザー加工で有底の窪みを形成する加工を行う。その後、ベース基板の一面と反対の面を研磨することにより、貫通孔を形成することでも製作可能である。また、ベース基板がシリコンのため、エッチングにより貫通孔を形成することも可能である。

【0100】

次に、貫通孔の内面に絶縁膜を形成する。この際、ベース基板の表面のうち少なくとも内部電極と外部電極を形成する部分にも絶縁膜を形成する。その後、貫通孔の内面に金属膜を成膜する。また、金属膜上に、メッキ法によりメッキ膜を形成し、貫通電極の封止部を形成する。これにより、貫通電極が、絶縁膜を介して貫通孔内部に形成される。
次に接合面研磨工程Ｓ３３からダイボンド形成工程Ｓ３５まで同様に行う。その後、実装工程Ｓ４０以降を同様に行う。これにより光センサを製造する。

【0101】

本実施形態においても、プレス加工によって拡散部４１の形成を簡便に行うことができる。さらに、効率的に入射光を受光素子２８へ受光することが可能となる。これにより、製造コストの削減、製造方法の簡略化を図るとともに、効率的な受光が可能な光センサを形成することができる。

【符号の説明】

【0102】

１…光センサ
２…ベース基板
３…リッド基板
３ａ…凹部
１０，１１…金ワイヤー
２８…受光素子
２８ａ 受光部
３２，３３…貫通電極
３５…接合膜
３６，３７…内部電極
３８，３９…外部電極
４０…反射部
４１…拡散部
４２…拡散層
Ｃ…キャビティ
Ｌ１…入射光
Ｌ２…拡散光
Ｌ３…反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】