(57)【要約】  【課題】  光ノイズを簡便に除去することができる半導体受光素子及び半導体受光装置を提供する。  【解決手段】  半導体受光素子の受光面表面に、直接、波長選択性を有するフィルタを備えている。このフィルタは、中心波長９１０ｎｍの光をほぼ遮断し、赤外線リモコン信号の光を透過させるような波長選択性を有している。中心波長１０１３ｎｍの光を遮断する構造としても好適である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長選択性を有するフィルタを備え、赤外線リモコン信号を受光する半導体受光素子であって、
前記半導体受光素子の受光面表面に、直接、前記フィルタが積層形成され、
該フィルタは、中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする半導体受光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体受光素子において、前記フィルタは、中心波長１０１３ｎｍの光を略遮断する波長選択性を有することを特徴とする半導体受光素子。
【請求項３】
請求項１又は２いずれか記載の半導体受光素子において、前記フィルタは、屈折率の異なる膜を積層した干渉膜フィルタであることを特徴とする半導体受光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の半導体受光素子において、前記半導体受光素子は、シリコンからなる受光素子であり、前記フィルタは、ＳｉＯ2とＴｉＯ2とを、あるいはＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5とを交互に積層した干渉膜フィルタであることを特徴とする半導体受光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか記載の半導体受光素子において、前記赤外線リモコン信号は、ピーク波長が９４０〜９５０ｎｍの光であることを特徴とする半導体受光素子。
【請求項６】
波長選択性を有するフィルタが受光面表面に、直接、積層した赤外線リモコン信号を受光する半導体受光素子と、該半導体受光素子の出力信号を入力し、信号処理する半導体素子とが可視光遮蔽樹脂によって一体封止され、
前記フィルタは、中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、前記赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする半導体受光装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体受光装置において、前記受光面に入射する前記赤外線リモコン信号を集光するレンズ構造を備えたことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体受光装置において、前記フィルタは、前記レンズ構造を通して入射する中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、前記赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする半導体受光装置。
【請求項９】
請求項６乃至８いずれか記載の半導体受光装置において、前記フィルタは、前記レンズ構造を通して入射する中心波長１０１３ｎｍの光を略遮断する波長選択性を有することを特徴とする半導体受光装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９いずれか記載の半導体受光装置において、前記赤外線リモコン信号は、ピーク波長が９４０ｎｍ〜９５０ｎｍの光であることを特徴とする半導体受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線リモコン信号を受光する半導体受光素子及び半導体受光装置に関し、特に、蛍光灯の近くでも誤動作することのない半導体受光素子及び半導体受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線リモコン信号（ピーク波長が９４０ｎｍ〜９５０ｎｍの光）を送受信する赤外線リモコン装置を備えた機器が増えている。例えば、バックライトとして蛍光灯を使用する液晶テレビや蛍光灯にも、リモコン装置が備えられているのが一般的となってきている。一方、蛍光灯の近くで、赤外線リモコン装置を操作すると、蛍光灯の光の影響を受けて誤動作することが知られている。
【０００３】
蛍光灯による赤外線リモコン装置の誤動作の原因は、蛍光灯から発生するアルゴンスペクトルや水銀スペクトルに起因する光ノイズが、赤外線リモコン信号の近傍にあるためである。図７は、蛍光灯の分光光度特性である。図７にＡで示すスペクトルはアルゴンスペクトル（中心波長９１０ｎｍ）であり、図７にＢで示すスペクトルは水銀スペクトル（中心波長１０１３ｎｍ）である。この中心波長９１０ｎｍの光（アルゴンスペクトル）は、蛍光灯が点灯した直後に強度が最も大きく、蛍光灯が暖まるにつれ、強度が小さくなる。そのため、蛍光灯を点灯した直後の誤動作の原因となる。一方中心波長１０１３ｎｍの光（水銀スペクトル）は、蛍光灯を点灯している間、誤動作を発生させる。なお、図７に示す分光光度特性は、蛍光灯を点滅してから約１０分経過後の特性である。
【０００４】
このような光ノイズを除去するため、所望の波長の光を選択的に透過するように設計された干渉膜フィルタを受光経路に配置することが種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
図８は従来の光ノイズを除去する方法の説明図である。図８において、１００は半導体受光素子を可視光遮断樹脂によって封止した半導体受光装置、１０１は受光光路に配置された透明基板上に形成された干渉膜フィルタである。図８に示すように、蛍光灯等から放射されが光ノイズを重畳した赤外線リモコン信号は、干渉膜フィルタ１０１を通して半導体受光装置１００に入射する。光ノイズを除去するように設計された干渉膜フィルタ１０１は、その波長選択性に応じた光のみを透過させ、半導体受光装置１００に入射させ、半導体受光装置１００から光出力が得られる構成となっている。
【特許文献１】特開平６−２５１６１６号公報
【特許文献２】特開昭５７−２５７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら図８に示す従来提案されている干渉膜フィルタ１０１によって光ノイズを除去する方法は、半導体受光装置１００と干渉膜フィルタ１０１との間に隙間が生じてしまい、蛍光灯からの光ノイズが回り込んでしまう場合があった。また、半導体受光装置１００と干渉膜フィルタ１０１との位置合わせ、特に入射光に対する入射角度の調整を精度良く行う必要があり、組立工程が複雑になるという問題があった。本発明はこれらの問題点を解消し、光ノイズを簡便に除去することができる半導体受光素子及び半導体受光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、波長選択性を有するフィルタを備え、赤外線リモコン信号を受光する半導体受光素子であって、前記半導体受光素子の受光面表面に、直接、前記フィルタが積層形成され、該フィルタは、中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする。
【０００８】
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体受光素子において、前記フィルタは、中心波長１０１３ｎｍの光を略遮断する波長選択性を有することを特徴とする。
【０００９】
本願請求項３に係る発明は、請求項１又は２いずれか記載の半導体受光素子において、前記フィルタは、屈折率の異なる膜を積層した干渉膜フィルタであることを特徴とする。
【００１０】
本願請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれか記載の半導体受光素子において、前記半導体受光素子は、シリコンからなる受光素子であり、前記フィルタは、ＳｉＯ2とＴｉＯ2とを、あるいはＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5とを交互に積層した干渉膜フィルタであることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか記載の半導体受光素子において、前記赤外線リモコン信号は、ピーク波長が９４０〜９５０ｎｍの光であることを特徴とする。
【００１２】
本願請求項６に係る発明は、波長選択性を有するフィルタが受光面表面に、直接、積層した赤外線リモコン信号を受光する半導体受光素子と、該半導体受光素子の出力信号を入力し、信号処理する半導体素子とが可視光遮蔽樹脂によって一体封止され、前記フィルタは、中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、前記赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする。
【００１３】
本願請求項７に係る発明は、請求項６記載の半導体受光装置において、前記受光面に入射する前記赤外線リモコン信号を集光するレンズ構造を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本願請求項８に係る発明は、請求項７記載の半導体受光装置において、前記フィルタは、前記レンズ構造を通して入射する中心波長９１０ｎｍの光を略遮断し、前記赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項９に係る発明は、請求項６乃至８いずれか記載の半導体受光装置において、前記フィルタは、前記レンズ構造を通して入射する中心波長１０１３ｎｍの光を略遮断する波長選択性を有することを特徴とする。
【００１６】
本願請求項１０に係る発明は、請求項６乃至９いずれか記載の半導体受光装置において、前記赤外線リモコン信号は、ピーク波長が９４０ｎｍ〜９５０ｎｍの光であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体受光素子は、受光面表面に、直接、波長選択性を有するフィルタを積層し、そのフィルタが中心波長９１０ｎｍの光をほぼ遮断し、赤外線リモコン信号を透過させる波長選択性を有するようにすることで、受光面とフィルタとの間の隙間が無く、波長選択性を有するフィルタを通してのみ受光面に赤外線リモコン信号が入射し、光ノイズを効果的に除去することができる。また、フィルタと受光面は一体であるので、角度調整等を行う必要もない。
【００１８】
特に中心波長９１０ｎｍの光をほぼ遮断することは、蛍光灯の点灯直後の誤動作を防止することができ、効果が大きい。更に中心波長１０１３ｎｍの光をほぼ遮断することは、蛍光灯を点灯している間の誤動作を防止することができ、効果が大きい。
【００１９】
また、波長選択性を有するフィルタを備えた半導体受光素子と、信号処理を行う半導体素子とを可視光遮蔽樹脂によって一体封止することにより、非常に小型の半導体受光装置を形成することができ、これを用いた赤外線リモコン装置を小型化できるという利点がある。
【００２０】
さらにレンズ構造を備えることにより、入射する信号量が増し、ＳＮ比を上げることができる。また半導体受光素子等を封止する樹脂とレンズ構造を一体封止することにより、レンズを付加する工程を省略することもできる。
【００２１】
本発明のフィルタとして干渉膜フィルタを用いると、特に、レンズを通して屈折して入射する光に対し、所望の波長選択性を有する膜を簡便に形成することができる。
【００２２】
また干渉膜フィルタは、中心波長９１０ｎｍの光と中心波長１０１３ｎｍの光をほぼ遮断するように設計することが容易で、赤外線リモコン信号の受光装置として好適な半導体受光素子を提供することができる。
【００２３】
本発明の半導体受光素子は、シリコンを用いて形成することができ、またフィルタは、ＳｉＯ2とＴｉＯ2とを、あるいはＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5とを交互に積層した干渉膜を用いて形成することができるので、通常の半導体装置の製造方法により形成することができ、歩留まり良く、簡便に製造できるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の半導体受光素子は、半導体受光素子の受光面表面に、直接、波長選択性を有するフィルタを備えている。またそのフィルタは、蛍光灯の点灯直後に発生する中心波長９１０ｎｍの光ノイズを遮断するため、中心波長９１０ｎｍの光をほぼ遮断し、赤外線リモコン信号の光を透過させるような波長選択性を有している。
【００２５】
また本発明の半導体受光装置は、上記波長選択性を有するフィルタを備えた半導体受光素子と、この半導体受光素子の出力信号を入力し、信号処理する半導体素子が可視光遮断樹脂によって一体封止しているものである。
【００２６】
なお、中心波長９１０ｎｍの光とは、蛍光灯から放射されるアルゴンプラズマに起因する帯域幅を有する光を示している。また赤外線リモコン信号とは、ピーク波長が９４０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲にあり、十分なＳＮ比を得ることができる強度を有する光を示している。以下、実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に本発明の第１の実施例である半導体受光素子を示す。図１において１はｐ型シリコン基板、２はｐ型シリコン基板表面にイオン注入法あるいは拡散法により形成されたｎ型領域、３はｐ型シリコン基板１に接続する第１の電極、４はｎ型領域に接続する第２の電極、５は波長選択性を有する干渉膜フィルタである。ｐ型シリコン基板１とｎ型領域２との間で形成されるｐｎ接合に赤外線が入射すると、光電流が発生し、この光電流を第１及び第２の電極３、４から出力する構造となっている。
【００２８】
干渉膜フィルタ５は、ｎ型領域２上にＳｉＯ2とＴｉＯ2とを、あるいはＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5とを多層に積層した構造となっている。各層の厚さ及び積層する層数等は、この半導体受光素子を使用する環境で発生する光ノイズや入射する赤外線リモコン信号の強度等を考慮し、蛍光灯から放射されるアルゴンプラズマに起因する中心波長９１０ｎｍの光を所定のレベル以下に遮断し、波長９４０ｎｍの光を所定のレベル以上透過するように、遮断する光の波長が所望の範囲となるように、適宜設定することになる。同様に中心波長１０１３ｎｍの光を所定レベル以下に遮断するように、適宜設定することになる。
【００２９】
また、赤外線リモコン信号の入射する角度が、干渉膜フィルタ５表面に対して垂直方向である場合と、後述する半球形状のレンズ構造を通して集光する結果、受光面表面に対して所定の角度で入射する場合とでは、干渉膜フィルタ５を構成する層の厚さ及び積層する層数を変更する必要がある。干渉膜フィルタ５の設計方法は、周知の技術を用いることができる。
【００３０】
このような半導体受光素子は、通常の半導体装置の製造工程に従い形成することができる。まずｐ型シリコン基板１を用意する。次に表面を酸化してｐ型シリコン基板１表面に酸化膜を形成する。ｎ型領域を形成する領域の酸化膜をエッチング除去し、露出したｐ型シリコン基板１表面に、ｎ型不純物を熱拡散させ、ｎ型領域２を形成する。その後、酸化膜を除去し、ｐ型シリコン基板１及びｎ型領域２にそれぞれ接続する第１の電極３及び第２の電極４を形成する。全面に波長選択性フィルタを構成するＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜とを、あるいはＳｉＯ2膜とＴａ2Ｏ5膜とを所定の厚さ、所定の層数形成し、その後、第１の電極３及び第２の電極４の一部が露出するように除去する。最後に固片化することで図１に示す半導体受光素子を形成することができる。
【００３１】
このように本実施例の半導体受光素子は、干渉膜フィルタ５が受光面表面に、直接、積層形成されているので、少なくとも受光面表面側から入射する光は、干渉膜フィルタ５を通して入射することになる。従って、本発明の半導体受光素子を組み立てる際には、側面側から光ノイズが入射しない構造とすることのみで、光ノイズを除去できる半導体受光素子を得ることができる。
【実施例２】
【００３２】
次に第２の実施例について説明する。図２は本発明の第２の実施例の半導体受光装置を模式的に示した説明図であり、図２（ａ）は受光面側の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´面における断面図である。図２に示すように、リードフレーム６の素子搭載部上に実施例１で説明した、受光面表面に、直接、干渉膜フィルタ５を積層した半導体受光素子と、半導体受光素子の出力電流を入力して信号処理する回路が形成された半導体素子７が実装されている。半導体受光素子の第１あるいは第２の電極と半導体素子７、半導体受光素子の第２あるいは第１の電極とリードフレーム６、半導体素子７とリードフレーム６は、金線８によって接続されている。
【００３３】
干渉膜フィルタ５を備えた半導体受光素子及び半導体素子７を実装したリードフレーム６は、エポキシ系樹脂に染料を添加した可視光遮断樹脂（波長４００〜８５０ｎｍの光を遮断する）によって封止され、この樹脂部９から外部リードが延出する構造となっている。また図２に示す半導体受光素子は、レンズ構造１０を備えている。このレンズ構造１０は、樹脂部９を形成する際、一体形成するとレンズを取り付ける工程を省略することができ、好適である。なお、図２（ａ）において、レンズ構造１０の位置を点線で表示している。
【００３４】
レンズ構造１０を備えた半導体受光装置では、受光面前面側から入射する赤外線リモコン信号は、レンズ構造１０によって集光されて半導体受光素子の受光面に達する。そして、干渉膜フィルタ５を通してｐ型シリコン基板１とｎ型領域（図示せず）とで形成されたｐｎ接合に入射し、光電流が発生する。ここでレンズ構造１０を通過するため、干渉膜フィルタ５表面に対する赤外線リモコン信号の入射角は、垂直とは限らず、レンズ構造１０の形状によって所定の入射角の範囲となる。そこで、この入射角に応じて、所望の帯域の光のみを通過させるように干渉膜フィルタ５を設計することになる。即ち、入射角が垂直からずれることによって、入射する光の波長が低域側にシフトすることを考慮して干渉膜フィルタ５を設計することになる。
【００３５】
干渉膜フィルタ５の設計の一例として、Ｒ２．５ｍｍのレンズ構造１０を用い、樹脂部９の厚さが２ｍｍ、受光面の大きさが２．１ｍｍ□とした場合について説明する。光ノイズとして中心波長９１０ｎｍ、中心波長１０１３ｎｍの光を除去するため、図３に示す透過特性を有する干渉膜フィルタ５を用いた。即ち、波長９１０ｎｍ及び波長１０１３ｎｍの光はほぼ遮断し、波長９４０〜９５０ｎｍの範囲の光は、ほぼ１００％透過する透過特性を有している。なお、８００ｎｍ以下の光も透過しているが、このような赤外線リモコン信号の波長と大きく離れた波長の光は、封止樹脂に吸収させる等で容易に除去することができるので、問題とはならない。
【００３６】
次に図４及び図５を用いて、上記実施例２で説明した半導体受光装置の受光特性について説明する。図４に示すように、一定出力の赤外線リモコン信号を出力するリモコンと半導体受光装置を対向して配置する。また、蛍光灯を半導体受光装置に対向して配置する。このように配置した状態で、蛍光灯の点灯直後から所定の経過時間後まで、赤外線リモコン信号を受信できる受信距離（リモコンと半導体受光装置間の距離）を測定した。前述のように蛍光灯からは、アルゴンスペクトルに起因する中心波長９１０ｎｍの光ノイズが、点灯直後に最も大きい出力で放射され、徐々に出力が低下していく。また水銀スペクトルに起因する中心波長１０１３ｎｍの光ノイズが、常に放射されている。
【００３７】
本実施例の半導体受光装置（本発明という）と、干渉膜フィルタを除いた構造の半導体受光装置（従来例という）の受光特性（蛍光灯点灯後の時間経過に対する受信距離）を図５に示す。図５において、本発明の特性を実線で、従来例の特性を破線で示す。蛍光灯の点灯直後（アルゴンスペクトルの光ノイズが最も大きいとき）には、本発明、従来例とも、２ｍ程度の受信距離である。その後、時間が経過するに従い、本発明は１７ｍ程度まで離れた位置から放射される赤外線リモコン信号を受信できるのに対し、従来例では、５ｍ程度までした受信できない結果となった。
【００３８】
このように、本発明では蛍光灯からの光ノイズを効果的に除去し、赤外線リモコン信号の受信距離を大きくのばすことができることが確認された。なお本発明において、干渉膜フィルタ５が中心波長９１０ｎｍの光ノイズを完全に遮断することができれば、蛍光灯を点灯した直後においても、１７ｍ程度の受信距離となると考えられる。しかし、図５に示す例では、２分程度経たないと、最大受信距離に達していない。これは、レンズ構造を備えることによって、干渉膜フィルタを透過する光の波長が低域側にシフトするため、中心波長９１０ｎｍの光の一部が透過したためと考えられる。
【００３９】
図６に本実施例の半導体受光装置の波長に対する相対的出力電流特性を示している。図６に示すように、波長９１０ｎｍの光に対しても、２０数％程度の出力があることがわかる。しかし、この程度の出力であれば、赤外線リモコン信号のピーク波長９４０ｎｍ〜９５０ｎｍの相対出力と比較して十分なＳＮ比を取ることができ、特性上問題ない。一方、１０１３ｎｍの光に対しては、出力は得られず、図５に示した時間経過後の受信距離が長くなる特性改善できたことがわかる。
【００４０】
以上、レンズ構造１０を備えた半導体受光装置について説明したが、本発明はレンズ構造を備えない構造とすることもできる。レンズ構造を備えない場合には、蛍光灯の点灯直後においても、中心波長９１０ｎｍの光を効果的に遮断することができ、図５に示した受光特性の改善を図ることができる。
【００４１】
また、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、干渉膜フィルタは、実施例で説明した膜組成に限らず、低屈折率の膜と高屈折率の膜を適宜選択して用いることができる。また、半導体受光素子はシリコンに限定されないし、リードフレームを用いる代わりに表面実装型の実装基板に本発明の半導体受光素子を実装することもできる。更に、遮光及び電磁シールドのため、周知の金属ケース内に本発明の半導体受光装置を収納しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施例である半導体受光素子の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例である半導体受光装置の説明図である。
【図３】本発明に用いる干渉膜フィルタの透過特性図である。
【図４】本発明の第２の実施例の半導体受光装置の受光特性を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例の半導体受光装置に受光特性図である。
【図６】本発明の第２の実施例の半導体受光装置の出力電流特性図である。
【図７】蛍光灯の分光光度特性を示す図である。
【図８】従来の光ノイズを除去する方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：ｐ型シリコン基板、２：ｎ型領域、３：第１の電極、４：第２の電極、５：干渉膜フィルタ、６：リードフレーム、７：半導体素子、８：金線、９：樹脂部、１０：レンズ構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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