(57)【要約】【課題】  光学的、電磁気的なノイズに強い受光素子構造を提供する。【解決手段】  受光用のＰＮ接合或いはＰＩＮ接合が形成された半導体基板２の表面に絶縁膜３が形成され、前記絶縁膜３上に電極５と干渉フィルタ６が形成され、前記干渉フィルタは、受光領域に入射する不要な波長成分を除去する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層１２を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記電極５に接触して配置したことを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光用のＰＮ接合或いはＰＩＮ接合が形成された半導体基板の表面に絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に電極と干渉フィルタが形成され、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記電極に接触して配置したことを特徴とする受光素子。
【請求項２】
前記電極は、前記ＰＮ接合或いはＰＩＮ接合を形成するＰ型層と電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の受光素子。
【請求項３】
前記絶縁膜の上に、前記ＰＮ接合或いはＰＩＮ接合を形成するＮ型層と接続されるＮ型電極を形成し、このＮ型電極は、前記最下層の導電性薄膜層と絶縁していることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の受光素子。
【請求項４】
低不純物濃度のＩ型基板の表面中央にＮ型層を形成し前記基板の裏面にＰ型層を形成した半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｎ型層に接続した第１の電極と、前記絶縁膜上に形成された第２の電極と、前記絶縁膜上に形成された干渉フィルタとを備え、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記第２の電極に接触し、前記第１の電極に非接触にして配置したことを特徴とする受光素子。
【請求項５】
低不純物濃度のＩ型基板の表面中央にＰ型層を形成し、前記Ｐ型層の周囲にＮ型層を形成した半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｐ型層に接続した第１の電極と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｎ型層に接続した第２の電極と、前記絶縁膜上に形成された干渉フィルタとを備え、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記第１の電極に接触し、前記第２の電極に非接触にして配置したことを特徴とする受光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リモコン、特に赤外線を用いるリモコンに好適な受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線を用いるリモコンモジュールにおいては、赤外域にある所定波長の光以外の光を除去するために、種々のフィルタを用いている。特許文献１は、可視光領域の光を遮光する可視光カットフィルタと赤外域の長波長成分をカットする干渉フィルタを組み合わせることを提案している。
【０００３】
干渉フィルタは、ガラスなどの透明基板に光学多層薄膜で構成される膜を形成して構成され、受光素子の前面に専用のホルダを用いて取り付けられる。このような構成であるので、装置の薄型化が困難であるとともに組み立て作業性も悪いという問題が有った。
特許文献２は、このよう点を考慮し、素子の表面に直接干渉フィルタを形成することを提案している。
特許文献２は、干渉フィルタを利用した光学的なフィルタについて言及しているが、干渉フィルタの具体的な配置、並びに電磁ノイズに対するシールドについて言及していない。
【特許文献１】特開平５−１２２７７４号公報（〔０００７〕、図１、２参照）
【特許文献２】特開平７−１４０３２４号公報（〔００１４〕〜〔００２７〕、図１、２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、干渉フィルタを利用した受光素子の実用的な構造を提供することを課題とする。特に、光学的、電磁気的なノイズに強い受光素子構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の受光素子は請求項１に記載のように、受光用のＰＮ接合或いはＰＩＮ接合が形成された半導体基板の表面に絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に電極と干渉フィルタが形成され、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記電極に接触して配置したことを特徴とする。
【０００６】
本発明の受光素子は請求項２に記載のように、請求項１の構成において、前記電極は、前記ＰＮ接合或いはＰＩＮ接合を形成するＰ型層と電気的に接続されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の受光素子は請求項３に記載のように、請求項１あるいは２の構成において、前記絶縁膜の上に、前記ＰＮ接合或いはＰＩＮ接合を形成するＮ型層と接続されるＮ型電極を形成し、このＮ型電極は、前記最下層の導電性薄膜層と絶縁していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の受光素子は請求項４に記載のように、低不純物濃度のＩ型基板の表面中央にＮ型層を形成し前記基板の裏面にＰ型層を形成した半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｎ型層に接続した第１の電極と、前記絶縁膜上に形成された第２の電極と、前記絶縁膜上に形成された干渉フィルタとを備え、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記第２の電極に接触し、前記第１の電極に非接触にして配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の受光素子は請求項５に記載のように、低不純物濃度のＩ型基板の表面中央にＰ型層を形成し、前記Ｐ型層の周囲にＮ型層を形成した半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｐ型層に接続した第１の電極と、前記絶縁膜を貫通して前記Ｎ型層に接続した第２の電極と、前記絶縁膜上に形成された干渉フィルタとを備え、前記干渉フィルタは、受光領域に所定波長の光を選択的に入射する光学多層薄膜で構成されるとともに、最下層に導電性薄膜層を有し、前記最下層の導電性薄膜層を前記第１の電極に接触し、前記第２の電極に非接触にして配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
干渉フィルタに電磁ノイズのシールド機能を付加することができ、薄型でありながら光学的、電磁気的なノイズに強い受光素子構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を図１〜４を参照して説明する。図１〜２は、実施例１を示し、図３〜４は実施例２を示す。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る受光素子１の平面図、図２は、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。受光素子１は、半導体基板２を有する。半導体基板２は、受光用のＰＮ接合或いはＰＩＮ接合が形成されている。半導体基板２の表面には、絶縁膜３が形成されている。絶縁膜３上に第１の電極４と、第２の電極５と、干渉フィルタ６が形成されている。半導体基板２の裏面には、第３の電極7を形成している。この第３の電極７を介して流れる受光素子１の電流は非常に小さいので、この第３の電極７は省略することもできる。
【００１３】
半導体基板２は、不純物濃度が低いＩ型の半導体基板で構成される。半導体基板２は、例えば不純物濃度が４×１０12ｃｍ-3以下のＰ型シリコン基板を用いることができる。
【００１４】
半導体基板２の表面中央にＮ型層８を形成し、半導体基板２の裏面にＰ型層９を形成し、このＮ型層８とＰ型層９とＩ型の半導体基板２とによって、受光用のＰＩＮ接合が形成される。Ｎ型層８とＰ型層９が接するように両者の厚さを調整することによって、受光用のＰＮ接合を形成することもできる。
【００１５】
Ｎ型層８は、燐（Ｐ）等のＮ型不純物を約１×１０20ｃｍ-3の高濃度で、深さ１〜２μｍに拡散して形成される。Ｐ型層９は、ホウ素（Ｂ）等のＰ型不純物を約１×１０20ｃｍ-3の高濃度で、深さ３０〜５０μｍに拡散して形成される。
【００１６】
半導体基板２の表面には、Ｎ型層８を囲むように、額縁状の保護層１０を形成している。この保護層１０は、基板表面を伝わって流れるリーク電流を阻止するためのもので、例えば、ホウ素（Ｂ）等のＰ型不純物を約１×１０20ｃｍ-3の高濃度で、深さ１〜３μｍに拡散して形成される。この保護層１０は、Ｎ型層８、Ｐ型層９と電気的に絶縁された状態で形成されている。
【００１７】
第１の電極４は、絶縁膜３を貫通してＮ型層８に電気的に接続した電極で、ワイヤボンド接続に必要な面積を有する島状に形成されている。
【００１８】
第２の電極５は、保護層１０を覆って遮光することができるように、保護層１０の幅よりも若干広い幅で絶縁膜３上に額縁状に形成されている。第２の電極５と保護層１０は、絶縁膜３を介して互いに絶縁されている。第1の電極5の前記第１の電極４と対向する位置には、ワイヤボンド用の幅が広い領域１１が形成されている。
【００１９】
絶縁膜３は、厚さが４００〜６００ｎｍのＳｉＯ2やＳｉＮXによって構成することができる。
前記干渉フィルタ６は、受光領域に入射する不要な波長成分を除去し、所定波長の光を選択的に透過させる光学多層薄膜で構成される。受光領域はＮ型層８と同等の平面形状と見なすことができる。この干渉フィルタ６は、導電性薄膜１２を最下層に有しているとともに、導電性薄膜と金属酸化物薄膜とを交互に複数積層して構成される。図２においては、最下層の導電性薄膜のみを番号１２で示し、その上の導電性薄膜の表示は省略している。導電性薄膜としては、赤外線の吸収が無いか、あるいは赤外線の吸収が少ない金属、あるいは半導体を選択的に利用することができる。導電性薄膜の具体例として、ＳｉやＧｅ等を挙げることができる。金属酸化物薄膜の具体例として、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5やＳｉＯ2等を挙げることができる。このような光学多層薄膜を構成する導電性薄膜と金属酸化物薄膜は、例えば１０００ｎｍ以上の波長の光を反射あるいは吸収して除去し、それ以下の波長の光を透過させるような膜厚に、蒸着法、イオンプレーティング法、あるいはスパッタ法等を用いて形成される。
干渉フィルタ６は、受光領域の半分以上、好ましくは受光領域のほぼ全面を覆うように形成される。干渉フィルタ６は、第１の電極４と電気的に絶縁して配置され、第２の電極５と接触して電気的に接続するように配置されている。干渉フィルタ６は、第２の電極５のワイヤボンド用領域１１の一部に重なるようにして配置している。第２の電極５と干渉フィルタ６の間には、絶縁用の環状領域１３が形成されている。干渉フィルタ６の形状設定は、不必要な部分の膜を剥ぎ取るリフトオフ法を用いて行うことができる。
尚、干渉フィルタ６は、額縁状の第２の電極５の内縁に重なるように配置することができる。ここで、干渉フィルタ６は第２の電極５の少なくとも１つの辺と接触するように配置すれば良いが、全ての辺（４辺）と接触するように配置することが望ましい。
このように構成された受光素子１は、その裏面を半田や銀ペーストなどの導電性材料（図示せず）を用いてリードフレームやその他の回路（図示せず）上に固定して用いられる。受光素子１の第１の電極４は受光した信号の取り出し用として利用され、増幅用の回路にワイヤボンド接続される。第２の電極５は、シールド用の電位供給用として利用され、グランド電位のように、一定の電位に接続される。ここで、受光素子１のＰ型層９は、通常グランド電位に接続されるので、第２の電極５は、第３の電極７（Ｐ型層９）が接続される前記リードフレームやその他の回路上にワイヤボンド接続して利用される。
第２の電極５が、グランド電位のように一定の電位に保持されることによって、この電極５に接続された干渉フィルタ６を構成する膜の最下層１２もこの一定電位に保持される。そして、最下層の膜１２は、導電性を有していて、一定電位に接続されているので、外部から侵入する電磁波を吸収するシールド層としても機能する。尚、干渉フィルタ６を第２の電極５に代えて第１の電極に接続すると、最下層の膜１２が電磁ノイズを拾うアンテナとして機能し、受光素子として正常に機能しなくなる恐れがある。
したがって、受光素子１の表面に直接形成した干渉フィルタ６に、光学的なフィルタ機能と電磁ノイズのシールド用機能の２つの機能を持たせることができ、構成の簡素化、並びに、製造工程の簡素化を図ることができる。
固定並びに配線が終了した受光素子１は、保護用、或いはレンズなどの光学的要素を形成するための樹脂（図示せず）によって封止（樹脂モールド）することができる。この樹脂内に、可視光を吸収する染料などの可視光吸収剤を混入することもできる。
【実施例２】
【００２０】
図３は、実施例２に係る受光素子１０１の平面図、図４は、図３のＡ−Ａに沿った断面図である。受光素子１０１は、半導体基板１０２を有する。半導体基板１０２は、受光用のＰＮ接合或いはＰＩＮ接合が形成されている。半導体基板１０２の表面には、絶縁膜１０３が形成されている。絶縁膜１０３上に第１の電極１０４と、第２の電極１０５と、干渉フィルタ１０６が形成されている。尚、半導体基板１０２の裏面には、実施例１のようなＰ型層９や第３の電極７は形成されていない。
【００２１】
半導体基板１０２は、不純物能が低いＩ型の半導体基板で構成される。半導体基板１０２は、例えば不純物濃度が４×１０12ｃｍ-3以下のＮ型シリコン基板を用いることができる。
【００２２】
半導体基板１０２の表面中央にＰ型層１０８を形成し、このＰ型層１０８を囲むように、額縁状のＮ型層１０９を形成を形成し、このＰ型層１０８とＮ型層１０９とＩ型の半導体基板１０２とによって、受光用のＰＩＮ接合が形成される。Ｐ型層１０８とＮ型層１０９が接するように両者の幅を調整することによって、受光用のＰＮ接合を形成することもできる。
【００２３】
Ｐ型層１０８は、ホウ素（Ｂ）等のＰ型不純物を約１×１０20ｃｍ-3の高濃度で、深さ１〜２μｍに拡散して形成される。Ｎ型層１０９は、燐（Ｐ）等のＮ型不純物を約１×１０20ｃｍ-3の高濃度で、深さ１〜２μｍに拡散して形成される。
【００２４】
第１の電極１０４は、絶縁膜１０３を貫通してＰ型層１０８に電気的に接続した電極で、ワイヤボンド接続に必要な面積を有する島状に形成されている。
【００２５】
第２の電極１０５は、絶縁膜１０３を貫通してＮ型層１０９に電気的に接続した電極である。第２の電極１０５は、Ｎ型層１０９を覆って遮光することができるように、Ｎ型層１０９の幅よりも若干広い幅で絶縁膜１０３上に額縁状に形成されている。この電極１０５の前記第１の電極１０４と対向する位置には、ワイヤボンド用の幅が広い領域１１１が形成されている。
【００２６】
絶縁膜１０３は、厚さが４００〜６００ｎｍのＳｉＯ2やＳｉＮXによって構成することができる。
前記干渉フィルタ１０６は、受光領域に入射する不要な波長成分を除去し、所定波長の光を選択的に透過させる光学多層薄膜で構成される。受光領域はＰ型層１０８と同等の平面形状と見なすことができる。この干渉フィルタ１０６は、導電性薄膜１１２を最下層に有しているとともに、導電性薄膜と金属酸化物薄膜とを交互に複数積層して構成される。図４においては、最下層の導電性薄膜のみを番号１１２で示し、その上の導電性薄膜の表示は省略している。導電性薄膜としては、赤外線の吸収が無いか、あるいは赤外線の吸収が少ない金属、あるいは半導体を選択的に利用することができる。導電性薄膜の具体例として、ＳｉやＧｅ等を挙げることができる。金属酸化物薄膜の具体例として、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5やＳｉＯ2等を挙げることができる。このような光学多層薄膜を構成する導電性薄膜と金属酸化物薄膜は、例えば１０００ｎｍ以上の波長の光を反射あるいは吸収して除去し、それ以下の波長の光を透過させるような膜厚に、蒸着法、イオンプレーティング法、あるいはスパッタ法等を用いて形成される。
干渉フィルタ１０６は、受光領域の半分以上、好ましくは受光領域のほぼ全面を覆うように形成される。干渉フィルタ１０６は、第１の電極１０４と接触して電気的に接続するように配置され、第２の電極１０５と電気的に絶縁して配置されている。干渉フィルタ１０６は、第２の電極１０５のワイヤボンド用領域１１１の一部に重なるようにして配置している。第２の電極１０５と干渉フィルタ１０６の間には、絶縁用の溝１１３（環状領域１１３）が形成されている。干渉フィルタ１０６の形状設定は、不必要な部分の膜を剥ぎ取るリフトオフ法を用いて行うことができる。
尚、干渉フィルタ１０６は、第１の電極１０４の外縁に重なるように配置することができる。
このように構成された受光素子１０１は、その裏面を半田や銀ペーストなどの導電性材料（図示せず）を用いてリードフレームやその他の回路（図示せず）上に固定して用いられる。受光素子１０１の第１の電極１０４はシールド用の電位供給用として利用され、グランド電位のように、一定の電位に接続される。第２の電極１０５は、受光した信号の取り出し用として利用され、増幅用の回路にワイヤボンド接続される。ここで、受光素子１０１のＰ型層１０８は、通常グランド電位に接続されるので、第１の電極１０４は、グランド電位のように、一定の電位に接続される前記リードフレームやその他の回路上にワイヤボンド接続して利用される。
第１の電極１０４が、グランド電位のように一定の電位に保持されることによって、この電極１０４に接続された干渉フィルタ１０６を構成する膜の最下層１２もこの一定電位に保持される。そして、最下層の膜１２は、導電性を有していて、一定電位に接続されているので、外部から侵入する電磁波を吸収するシールド層としても機能する。尚、干渉フィルタ１０６を第１の電極１０４に代えて第２の電極１０５に接続すると、最下層の膜１２が電磁ノイズを拾うアンテナとして機能し、受光素子として正常に機能しなくなる恐れがある。
したがって、受光素子１０１の表面に直接形成した干渉フィルタ１０６に、光学的なフィルタ機能と電磁ノイズのシールド用機能の２つの機能を持たせることができ、構成の簡素化、並びに、製造工程の簡素化を図ることができる。
固定並びに配線が終了した受光素子１０１は、保護用、或いはレンズなどの光学的要素を形成するための樹脂（図示せず）によって封止（樹脂モールド）することができる。この樹脂内に、可視光を吸収する染料などの可視光吸収剤を混入することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の受光素子は、光リモコン、特に赤外線を利用したリモコンの受光モジュールに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る受光素子の平面図である。
【図２】実施例１に係る受光素子の断面図である。
【図３】実施例２に係る受光素子の平面図である。
【図４】実施例２に係る受光素子の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１０１  受光素子
２，１０２  半導体基板
３，１０３  絶縁膜
４，１０４  第１の電極
５，１０５  第２の電極
６，１０６  干渉フィルタ
８，１０８  Ｐ型層
９，１０９  Ｎ型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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