曾在三星電子任職的BillChoi創(chuàng)立的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)nanoLambda開(kāi)發(fā)出了一款超小型分光傳感器。雖然尺寸只有5mm見(jiàn)方，但支持380～1050nm的波長(zhǎng)范圍。具備同樣功能的現(xiàn)有分光傳感器不但尺寸大，價(jià)格也高達(dá)數(shù)十萬(wàn)日元至數(shù)百萬(wàn)日元。而這款傳感器如果能確保一定的量產(chǎn)規(guī)模，價(jià)格有望降至10美元左右。

nanoLambda將這款5mm見(jiàn)方的分光傳感器命名為“apollo”，已經(jīng)開(kāi)始提供開(kāi)發(fā)套件“ApplicationDevelopmentKit”（ADK）。預(yù)計(jì)將于2015年底開(kāi)始量產(chǎn)試制，2016年春季開(kāi)始供貨。

與以往的分光傳感器相比，apollo的體積縮小至1/10以下，成本有望降至1/100以下。其最大特點(diǎn)是，在體積不到5mm見(jiàn)方的光檢測(cè)半導(dǎo)體芯片表面，制作了1000多種濾波器。這些濾波器根據(jù)波長(zhǎng)對(duì)光進(jìn)行分類(lèi)，然后輸送至光電二極管。

通過(guò)表面等離子體共振進(jìn)行分光

微型濾波器是利用表面等離子體共振現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的。表面等離子體共振是指金屬中的電子與電磁波（光）共振的現(xiàn)象。為了只在特定波長(zhǎng)下共振，設(shè)置了納米級(jí)微孔。通過(guò)在形狀和配置上下工夫，能甄選380～1050nm的光。如果改變?yōu)V波器的孔的形狀和配置，還能支持紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)檢測(cè)。

利用表面等離子體共振現(xiàn)象的濾波器的制作中運(yùn)用了“納米壓印”技術(shù)。納米壓印是指，將刻有微細(xì)圖案的模板像圖章一樣按到基板等上面，從而轉(zhuǎn)印圖案。

受nanoLambda的委托生產(chǎn)apollo配備的濾波器的，是位于川崎的日本風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)SCIVAX。該公司社長(zhǎng)田中覺(jué)自信地說(shuō)，“利用納米壓印技術(shù)，確立了能（在半導(dǎo)體芯片表面）精密制作微小濾波器的技術(shù)”。該公司技術(shù)營(yíng)業(yè)部高級(jí)經(jīng)理北原淑行稱(chēng)，“能高效率制作圖案各不相同的1000多種濾波器是納米壓印特有的優(yōu)勢(shì)。利用半導(dǎo)體工藝的話(huà)，圖案太多，無(wú)法進(jìn)行優(yōu)化”。

SCIVAX為了量產(chǎn)apollo的濾波器，將導(dǎo)入新的制造工藝，即利用納米壓印技術(shù)在晶圓上制作掩模的“NOC（NanoimprintOnCircuitwafer）”技術(shù)。SCIVAX收到的是已經(jīng)形成了晶體管和布線(xiàn)等，并在其上蒸鍍了金屬膜的晶圓。SCIVAX利用NOC工藝，在金屬膜上形成濾波器。

在有凸凹的晶圓上進(jìn)行納米壓印

首先在晶圓上的金屬膜表面涂布感光材料（光刻膠），然后在其上按壓刻有濾波器圖案的模板。該模板是透明的，向其照射紫外（UV）光，使已經(jīng)印上模板圖案的光刻膠硬化。剝離模板就可以看到印有圖案的光刻膠了。將其作為掩模使用，進(jìn)行蝕刻處理，便完成了金屬膜上的濾波器。

納米壓印通常是在平滑的表面進(jìn)行的。SCIVAX的田中介紹說(shuō)，“在形成了電路的凸凹不平的晶圓表面進(jìn)行納米壓印，這通常是不可能實(shí)現(xiàn)的”。

為了在晶圓整體統(tǒng)一進(jìn)行納米壓印，還提高了對(duì)位精度。NOC實(shí)現(xiàn)了±1～3μm的對(duì)位精度。田中自信地說(shuō)，“其他競(jìng)爭(zhēng)公司連低于10μm都達(dá)不到。在整體納米壓印中，這是絕對(duì)領(lǐng)先的對(duì)位精度”。

SCIVAX從2015年底開(kāi)始制造apollo用濾波器。負(fù)責(zé)量產(chǎn)的是2015年春投產(chǎn)的富山縣量產(chǎn)受托工廠。此次是SCIVAX首次承接利用納米壓印技術(shù)的量產(chǎn)業(yè)務(wù)。

更多資訊請(qǐng)關(guān)注傳感器頻道