(57)【要約】【課題】赤外光による光電流を防止することにより、正確な色分析を行うことができるカラーセンサー、カラーセンサーの製造方法、センサー、及び電子機器を提供する。【解決手段】入射される光を並設された複数の色フィルター１８・１９・２０に通すことにより色フィルター１８・１９・２０の色毎にフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３によって受光信号に変換する。入射する光の波長の一部を透過させる干渉フィルター８がフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３の直上に設けられ、かつ干渉フィルター８の直上に色フィルター１８・１９・２０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される光を並設された複数の色フィルターに通すことにより該色フィルターの色毎に受光素子によって受光信号に変換するカラーセンサーにおいて、
入射する光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが上記各受光素子の直上に設けられ、かつこの干渉フィルターの直上に上記各色フィルターが設けられていることを特徴とするカラーセンサー。
【請求項２】
入射される光を並設された複数の色フィルターに通すことにより該色フィルターの色毎に受光素子によって受光信号に変換するカラーセンサーにおいて、
上記各受光素子の直上に上記各色フィルターが設けられていると共に、
上記各色フィルターの直上に、光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが設けられていることを特徴とするカラーセンサー。
【請求項３】
上記干渉フィルターは、高屈折率の材料と低屈折率の材料とが交互に積層されてなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーセンサー。
【請求項４】
上記干渉フィルターの側端面は、上記色フィルターで覆われていることを特徴する請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラーセンサー。
【請求項５】
上記干渉フィルターは、可視光と波長が１μｍ以上の赤外光とを透過する可視光赤外光透過フィルターからなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラーセンサー。
【請求項６】
上記干渉フィルターは、可視光と波長が１μｍ以上の赤外光とを透過する可視光赤外光透過フィルターからなっていると共に、
上記受光素子は、波長１．１μｍ以上の赤外光に対する感度が、波長５５０ｎｍの緑色光に対する感度の１５％以下となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーセンサー。
【請求項７】
上記高屈折材料として二酸化チタンを用いると共に、上記低屈折材料としてシリコン酸化膜を用いていることを特徴とする請求項３に記載のカラーセンサー。
【請求項８】
上記色フィルターは、顔料を含んだ感光性樹脂を用いて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーセンサー。
【請求項９】
上記色フィルターを２種類以上重ねた遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のカラーセンサー。
【請求項１０】
上記受光素子は、第１導電型の半導体基板に第２導電型層を積層したフォトダイオードを有すると共に、
上記フォトダイオードは、赤外光のピーク感度波長が８００ｎｍ以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーセンサー。
【請求項１１】
上記第1導電型の半導体基板は、シリコンエピタキシャルウエハを用いて形成されていると共に、
上記第1導電型の半導体基板には、上記第２導電型層を含む厚み１〜１０μｍのエピ層が積層されていることを特徴とする請求項１０に記載のカラーセンサー。
【請求項１２】
上記フォトダイオードである第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び
第３のフォトダイオードをそれぞれ有する受光素子が、３個並設されていると共に、
上記第１のフォトダイオードには可視光領域では赤色光を透過する色フィルターが形成され、第２のフォトダイオードには可視光領域では緑色光を透過する色フィルターが形成され、かつ第３のフォトダイオードには可視光領域では青色光を透過する色フィルターが形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のカラーセンサー。
【請求項１３】
上記第２導電型層の枠状周囲部分は、中央領域よりも深く形成されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のカラーセンサー。
【請求項１４】
上記第２導電型層の上記枠状周囲部分の深さは、表面から０．８μm以上であり、上記中央領域の深さは表面から０．８μm未満となっていることを特徴とする請求項１３に記載のカラーセンサー。
【請求項１５】
上記エピ層の比抵抗は、２０〜２００Ωcmであることを特徴とする請求項１１に記載のカラーセンサー。
【請求項１６】
請求項１記載のカラーセンサーの製造方法であって、
上記干渉フィルターを形成する前に、上記受光素子のメタル部分の上に、シリコン酸化膜を形成しておくことを特徴とするカラーセンサーの製造方法。
【請求項１７】
上記メタル部分の上に形成されたシリコン酸化膜を、色フィルター形成後に取り除くことを特徴とする請求項１６に記載のカラーセンサーの製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカラーセンサーを備えたことを特徴とするセンサー。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカラーセンサーを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶のバックライト、カラーコピー機、カラープリンターの色調整、或いは、紙幣の判別などを行う画像読み取り装置などに使用されているカラーセンサー、カラーセンサーの製造方法、センサー、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレーのバックライトとしては、一般的に水銀ランプが使用されているが、ＬＥＤの発光効率が良くなってきたこと、或いは環境問題などから、ＬＥＤ光源への切り替えが検討されている。特に、液晶テレビの場合、さまざまな色合いが出せることから、赤色、緑色、青色の３つのＬＥＤを用いたバックライトの開発が進んでいる。これにより、ホワイトバランスをとるためにカラーセンサーが使用されている。
【０００３】
さらに、カラーコピー機、カラープリンターの色調整、或いは、紙幣の判別など画像読み取り装置としても一般的にカラーセンサーが広く用いられている。
【０００４】
図４に、一般的に使われているカラーセンサー１２０の構造を示す。
【０００５】
上記のカラーセンサー１２０では、Ｎ型基板１１０の一方から３つのＰ型アノード層１１１・１１１・１１１が形成されており、Ｎ型基板１１０を共通のカソード層とした、３つのシリコンフォトダイオードＰＤ１０１・ＰＤ１０２・ＰＤ１０３が形成されている。
【０００６】
また、上記カラーセンサー１２０は、シリコンフォトダイオードＰＤ１０１・ＰＤ１０２・ＰＤ１０３の受光部上に色フィルター１１２・１１３・１１４が形成されており、これを透明樹脂１１６で樹脂封止し、その上に可視光透過フィルター１１７を貼り付けた構造となっている。
【０００７】
上記カラーセンサー１２０に光が入射した場合、可視光透過フィルター１１７により、可視光のみが色フィルター１１２・１１３・１１４に入射する。
【０００８】
ここで、色フィルター１１２は赤色光と赤外光しか透過しないため、フォトダーオードＰＤ１０１には赤色光のみが入射する。
【０００９】
また、色フィルター１１３は可視光領域では緑色光しか透過しないため、フォトダイオードＰＤ１０２には緑色光のみが入射する。
【００１０】
さらに、色フィルター１１４は青色光と紫外光しか透過しないため、フォトダイオードＰＤ１０３には青色光のみが入射する。
【００１１】
従って、３つのフォトダイオードＰＤ１０１・ＰＤ１０２・ＰＤ１０３のそれぞれによって光電変換された電流出力を比較することにより、入射光の色分析をすることができる。
【特許文献１】特開平６−７７５０７号公報（公開日：平成６年３月１８日）
【特許文献２】特開２０００−２２３７３４号公報（公開日：平成１２年８月１１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図４に示すような、従来の、可視光透過フィルター１１７を透明樹脂１１６上に貼り付けたカラーセンサー１２０の構造の場合、カラーセンサー１２０に入射した光は必ずしも可視光透過フィルター１１７に入射するわけではなく、透明樹脂１１６の側面１１８などからも進入する。
【００１３】
この場合、可視光領域以外の光が色フィルター１１２・１１３・１１４に入射することになるが、例えば色フィルター１１２は赤外光も透過するため、フォトダイオードＰＤ１０１には赤外光も入射することになる。
【００１４】
一般にシリコンフォトダイオードは波長が７００〜９００nmの近赤外光に対する感度が非常に高いが、人間の目には赤外光は見えない。
【００１５】
従って、近赤外光による光電流は色分析においてはノイズ成分となり、正確な色分析の妨げとなる。
【００１６】
また、透明樹脂１１６の上に可視光透過フィルター１１７を貼り付けた構造となっているが、機械的及び熱的応力により剥れ易いという難点を有する。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、近赤外光及び赤外光による光電流を防止することができ、正確な色分析を行うことができるカラーセンサー、カラーセンサーの製造方法、センサー、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のカラーセンサーは、上記課題を解決するために、入射される光を並設された複数の色フィルターに通すことにより該色フィルターの色毎に受光素子によって受光信号に変換するカラーセンサーにおいて、入射する光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが上記各受光素子の直上に設けられ、かつこの干渉フィルターの直上に上記各色フィルターが設けられていることを特徴としている。
【００１９】
これにより、干渉フィルターと色フィルターとが隣接して設けられていることにより、色フィルタを透過した光は直ちに干渉フィルターを透過する。したがって、色分析の妨げとなる、近赤外光及び赤外光の進入よる光電流を防止することができるため、近赤外光によるノイズ成分が少ない正確な入射光の色分析を行うことができる。
【００２０】
従って、近赤外光及び赤外光による光電流を防止することができ、正確な色分析を行うことができるカラーセンサーを提供することができる。
【００２１】
本発明のカラーセンサーは、上記課題を解決するために、入射される光を並設された複数の色フィルターに通すことにより該色フィルターの色毎に受光素子によって受光信号に変換するカラーセンサーにおいて、上記各受光素子の直上に上記各色フィルターが設けられていると共に、上記各色フィルターの直上に、光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが設けられていることを特徴としている。
【００２２】
これにより、色フィルターと干渉フィルターとが隣接して設けられていることにより、干渉フィルターを透過した光は直ちに色フィルターを透過する。したがって、色分析の妨げとなる、近赤外光の進入による光電流を防止することができるため、近赤外光によるノイズ成分が少ない正確な入射光の色分析を行うことができる。
【００２３】
従って、赤外光による光電流を防止することができ、正確な色分析を行うことができる
カラーセンサーを提供することができる。
【００２４】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記干渉フィルターは、高屈折率の材料と低屈折率の材料が交互に積層されていることが好ましい。
【００２５】
これにより、波長が異なる複数の光を、異なる光路に分離することによって、所望の波長の光のみを上記干渉フィルターにより採り出すことができる。
【００２６】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記干渉フィルターの側端面は、上記色フィルターで覆われていることが好ましい。
【００２７】
これにより、色フィルターのパターンニングの際に使用する現像液により、干渉フィルターのパターン端面が腐食することを防止することができる。
【００２８】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記干渉フィルターは、可視光と、波長が１μｍ以上の赤外光とを透過する可視光赤外光透過フィルターからなっていることが好ましい。
【００２９】
即ち、一般的に使用されるフォトダイオードは波長が７００〜９００ｎｍの近赤外光に対する感度が非常に高い。このため、上記ピーク波長範囲をずらして、受光素子に光を受光させることにより、赤外光によるノイズを低減することができる。
【００３０】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記干渉フィルターが、可視光及び波長が１．１μｍ以上の赤外光透過フィルターであり、上記フォトダイオードの、波長が１．１μｍ以上の赤外光に対する感度が、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する感度の１５％以下であることが好ましい。
【００３１】
これにより、波長が１μｍ以上の透過赤外干渉フィルターを使用した場合よりも、赤外光によるノイズを低減することができる。また、１μｍ以上の波長に対する光電流は暗電流以下に抑えることが好ましいが、特に、上記構成とすることにより、容量が大きくなることや、ウエハの価格の上昇を抑え、かつ近赤外光によるノイズを低減することができる。
【００３２】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記高屈折材料として二酸化チタンを用い、上記低屈折材料としてシリコン酸化膜を用いることが好ましい。
【００３３】
これにより、二酸化チタン、及びシリコン酸化膜は、比較的手に入り易い材料であり、安価に上記高屈折材料、及び低屈折材料を形成することができる。
【００３４】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記色フィルターは、顔料を含んだ感光性樹脂を用いて形成されていることが好ましい。
【００３５】
これにより、安価に微細パターンの形成を行うことができる。
【００３６】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記色フィルターを２種類以上重ねた遮光膜が形成されていることが好ましい。
【００３７】
これにより、遮光膜を形成することにより、隣り合う受光素子に入射する光の干渉を抑えることができ、また、遮光膜として、特別に膜を形成する必要が無いため、遮光膜形成における材料、及びプロセスコストの低減を行うことができる。
【００３８】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記受光素子は、第１導電型の半導体基板に第２導電型層を積層したフォトダイオードを有すると共に、上記フォトダイオードは、赤外光のピーク感度波長が８００ｎｍ以下となっていることが好ましい。
【００３９】
即ち一般的に受光素子としては、シリコンフォトダイオードが使用されているが、シリコンフォトダイオードのピーク感度波長は８５０ｎｍ〜９５０ｎｍ程度である。このため、入射光のなかでも赤外光の受光感度が高く、ノイズの原因となるが、受光素子として、ピーク感度波長が８００ｎｍ以下のフォトダイオードを使用することにより、受光素子に入射する赤外光を軽減することができる。
【００４０】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、上記第1導電型の半導体基板は、シリコンエピタキシャルウエハを用いて形成されていると共に、上記第1導電型の半導体基板には、上記第２導電型層を含む厚み１〜１０μｍのエピ層が、積層されていることが好ましい。
【００４１】
これにより、上記エピ層の厚みを１０μｍ以下とすることにより、赤外感度を低下させることができる。即ち、シリコンに光が入射した場合、波長の長い光（赤外光）は、波長の短い光りに比べ、表面からより深い所で吸収され、光キャリアを発生させる。発生した光キャリアはＰＮ接合部まで達してはじめて光電流に寄与する。
【００４２】
ここで、不純物濃度が高い第1導電型の半導体基板としての例えばＮ＋基板上に、不純物濃度が低い第１導電型層としての例えばＮ−エピ層を形成したシリコンエピタキシャルウエハを用い、Ｎ−エピ層の表面からＰ型層を形成したフォトダイオードを形成する。
【００４３】
また、不純物濃度が高い場合、発生した光キャリアはすぐに消滅してしまうため、このフォトダイオードに光が入射した場合、Ｎ＋基板内で発生した光キャリアは例えば、ＰＮ接合部まで到達できず光電流に寄与しない。
【００４４】
Ｎ−エピ層の厚みを薄くしていくと、Ｎ＋基板内で発生する光キャリア、即ち、光電流に寄与しない光キャリアが増加し、フォトダイオードにおける受光感度が低下するが、より深い所で光キャリアの発生する長波長光、即ち赤外光の感度が著しく低下する。
【００４５】
このように、シリコンエピタキシャルウエハを用い、エピ層厚みを薄くすることにより赤外感度を低下させることができる。
【００４６】
また、エピ層の厚みを１μｍ以上とすることにより、容量を小さく抑えることができる。また、ウエハ単価を安く抑えることができる。
【００４７】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、さらに、上記フォトダイオードである第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードをそれぞれ有する受光素子が、３個並設されていると共に、上記第１のフォトダイオードには可視光領域では赤色光を透過する色フィルターが形成され、第２のフォトダイオードには可視光領域では緑色光を透過する色フィルターが形成され、かつ第３のフォトダイオードには可視光領域では青色光を透過する色フィルターが形成されていることが好ましい。
【００４８】
これにより、上記カラーセンサーに可視光を入射させると、第１のフォトダイオードは赤色のみを受光し、第２のフォトダイオードは緑色光のみを受光し、第３のフォトダイオードは青色光のみを受光する。これにより、可視光から赤色、緑色、及び青色の光強度を信号として取得することができる。
【００４９】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、さらに、上記第２導電型層の枠状周囲部分は、中央領域よりも深く形成されていることが好ましい。
【００５０】
これにより、光電流に寄与する光キャリアである、Ｎ−エピ層で発生した光キャリアは、空乏層外、即ち電界のない所では、四方八方に動き回るため、隣接するフォトダイオードに入射した光により発生した光キャリアが、ある確率で回り込むことが考えられる。これが一般的にクロストークと呼ばれており、本来光が入射していないフォトダイオードに光電流が流れる現象をいう。
【００５１】
このクロストークを防止するために、上記第２導電型層の周辺部である枠状周囲部分を中央領域と比較して深くし、すなわち、空乏層をＮ＋層に近づけることにより、空乏層内の電界により、上記空乏層外で発生した光キャリアを周辺に散らばらないようにすることができる。
【００５２】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、さらに、上記第２導電型層の上記枠状周囲部分の深さは、表面から０．８μm以上であり、上記中央領域の深さは表面から０．８μm未満となっていることが好ましい。これにより、より良好にクロストークを防止することができる。
【００５３】
また、本発明のカラーセンサーにおいては、さらに、上記エピ層の比抵抗は、２０〜２００Ωcm程度であることが好ましい。
【００５４】
これにより、一般的に不純物濃度を低くすることにより、比抵抗を高くすることができる。よって、エピ層の比抵抗を２０Ωcm以上とすることにより、空乏層が広がる距離が長くなり、より、クロストークを軽減することができる。また、エピ層の比抵抗を２００Ωcm以下とすることで、エピ厚が１０μｍ以下であっても、ウエハのコストを抑えることができるため、より量産に適したウエハを提供することができる。
【００５５】
また、本発明のカラーセンサーの製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載のカラーセンサーの製造方法であって、上記干渉フィルターを形成する前に、上記受光素子のメタル部分の上に、シリコン酸化膜を形成しておくことを特徴としている。
【００５６】
これにより、色フィルターのパターンニングの際に使用する現像液などにより、アルミなどの電極材料が腐食することを防止することができる。
【００５７】
また、本発明のカラーセンサーの製造方法においては、上記メタル部分の上に形成されたシリコン酸化膜を、色フィルター形成後に取り除くことが好ましい。
【００５８】
これにより、アルミ等の電極材料を蒸着することによって、メタル電極及び遮光メタルを良好に形成することができる。
【００５９】
また、本発明のセンサーは、上記課題を解決するために、上記記載のカラーセンサーを備えたことを特徴としている。
【００６０】
また、本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上記記載のカラーセンサーを備えたことを特徴としている。
【００６１】
これにより、近赤外光及び赤外光による光電流を防止することができ、正確な色分析を行うことができるセンサー及び電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明のカラーセンサーは、以上のように、入射する光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが上記各受光素子の直上に設けられ、かつこの干渉フィルターの直上に上記各色フィルターが設けられている。或いは、上記各受光素子の直上に上記各色フィルターが設けられていると共に、上記各色フィルターの直上に、光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが設けられているため、色フィルター或いは干渉フィルターを透過した光は、直ちに干渉フィルター或いは色フィルターを透過する。
【００６３】
それゆえ、近赤外光及び赤外光による光電流を防止することができ、正確な色分析を行うことができるカラーセンサー、カラーセンサーの製造方法、センサー、及び電子機器を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
本実施の形態のカラーセンサーの一実施形態について、図１ないし図４に基づき説明すると、以下の通りである。
【００６５】
図１は、本実施の形態のカラーセンサーの平面図である。
【００６６】
図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図を示す。
【００６７】
図２に示すように、本実施の形態のカラーセンサーは、第１導電型の半導体基板としてのＮ＋基板１２の上に第１導電型層としてのＮ−エピ層１１をエピタキシャル成長させたシリコンエピウエハを有している。上記シリコンエピウエハのＮ−エピ層１１には、枠状周辺部１４と中央領域１５とから構成されるＰ型アノード層３０が形成されている。
【００６８】
また、Ｐ型アノード層３０と、共通のカソードとするＮ＋基板１２及びＮ−エピ層１１とから３つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３が形成されている。上記フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３は、それぞれ本発明の第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードとしての機能を有している。
【００６９】
上記フォトダイオードＰＤ１の受光部１、フォトダイオードＰＤ２の受光部２、及び及びフォトダイオードＰＤ３の受光部３におけるぞれぞれの上及びその周辺には干渉フィルター８が被膜されている。
【００７０】
また、本実施の形態では、この干渉フィルター８を被膜する前に、シリコン酸化膜１７が全面に被膜されており、干渉フィルター８とメタル電極５又は遮光メタル７との間には、シリコン酸化膜１７が形成されている。この理由は、メタル上に干渉フィルター８を直接被膜すると、メタル上の干渉フィルター８にクラックが発生するためである。
【００７１】
また、干渉フィルター８の上には、色フィルター１８・１９・２０が形成されている。詳細には、受光部１上には色フィルター１８が形成され、受光部２上には色フィルター１９が形成され、受光部３上には色フィルター２０が形成されている。
【００７２】
また、その他の領域については、遮光メタル７上、スクライブライン１０上、及びパッド開口部６を除き、３種類の色フィルター１８・１９・２０を重ねて、遮光膜として被膜している。また、この被膜は同時に干渉フィルター８のパターン端面９を、色フィルター１８・１９・２０が覆うことになっている。
【００７３】
ここで、Ｎ−エピ層１１の厚みは、フォトダイオードの赤外光感度を低減することを考
慮し設計されているため、厚みは３〜８μm程度であり、比抵抗は３０〜１２０Ωｃｍ程度であることが好ましい。
【００７４】
また、干渉フィルター８は、高屈折率材料と、低屈折材料とを積層することにより構成されている。高屈折材料としては二酸化チタンを使用し、低屈折材料としてはシリコン酸化膜を使用している。これにより、可視光及び波長が１．１μｍ以上の赤外光を透過する干渉フィルター８を形成することができる。
【００７５】
次に、色フィルター１８は赤色光と赤外光とを透過することができ、色フィルター１９は可視光領域では緑色光を透過することができ、さらに、色フィルター２０は青色光と紫外光とを透過することができる。
【００７６】
また、シリコン酸化膜１７に入射した光は、下記計算式に従い吸収されていく。
【００７７】
Ｉ＝Ｉ０×［１−ｅｘｐ（−αｘ）］
（Ｉ０：表面での入射光量  α：吸収係数  ｘ：表面からの距離）
ここで、吸収係数αは、入射光の波長に依存するため、波長が長い光程、値が小さくなる。即ち、波長が長い光程、より深い所でシリコンに吸収される。
【００７８】
一方、Ｎ＋基板１２の不純物濃度は十分に高い。従って、光キャリアの寿命が短くなり、Ｎ＋基板１２で吸収された光によって発生した光キャリアは接合部まで達することができず、光電流としては寄与しない。
【００７９】
即ち、Ｎ−エピ層１１の厚みは、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３の波長が、５００〜６００ｎｍ付近にピ−ク感度を持ち、１．１μｍ以上の赤外光に対する感度が、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する感度の１５％以下になるように設定されている。
【００８０】
また、上述したように、Ｐ型アノード層３０は、枠状周辺部１４と中央領域１５とから構成されている。
【００８１】
ここで、中央領域１５の拡散深さは、可視光を光電変換するために適切な接合深さに設定されている。また、枠状周辺部１４の拡散深さは、３つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３間のクロストーク、即ち回り込み電流による影響を低減することを考慮し設定されている。このため、枠状周辺部１４の拡散深さは約１μｍ程度であることが好ましく、中央領域１５の拡散深さは約０．５μｍ程度であることが好ましい。
【００８２】
次に、空乏層の厚みが厚い場合と、狭い場合とでの上記回り込み電流の違いについて図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００８３】
図３（ａ）は、回り込み電流によるノイズの影響を抑えるため、空乏層の厚みを厚くした場合を示す図である。
【００８４】
図３（ｂ）は、空乏層の厚みが薄いため、回り込み電流によるノイズの影響を受ける場合を示す図である。
【００８５】
図３（ｂ）に示すように、一方の例えばフォトダイオードＰＤ１に光が入射した場合、Ｎ−エピ層１１で発生した光キャリア２３・２４が光電流に寄与する。光キャリア２３は、空乏層２１内で発生する一方、光キャリア２４は空乏層２１外で発生する。
【００８６】
空乏層２１内で発生した光キャリア２３はその電界により一方のＰ型アノード層３０に
導かれる。しかし、空乏層２１外で発生した光キャリア２４は四方八方に動き、その内の一部は、他方の例えばフォトダイオードＰＤ２から広がる空乏層２２に捕らえられ、その電界により他方のＰ型アノード層３０に導かれる。
【００８７】
これらの光キャリア２４による光電流が、回り込み電流である。この回り込み電流は、本来、他方の例えばフォトダイオードＰＤ２に光が入射したことによるものではないため、ノイズ成分となり、低減させる必要がある。
【００８８】
一方、図３（ａ）示す構造の場合、本実施の形態においては、Ｎ−エピ層１１の厚み３〜８μｍを考慮することにより、印加逆バイアスが１Ｖ以下の場合にもＮ−エピ層１１の比抵抗を３０〜１２０Ωｃｍ程度に設定し、枠状周辺部１４の拡散深さを約１μｍ程度に設定している。
【００８９】
これにより、空乏層２１外で発生した光キャリア２４も、枠状周辺部１４から広がる空乏層２１に取り込まれ、その電界により一方のアノード層に導かれる。即ち、ノイズ成分である回り込み電流を低減することができる。
【００９０】
付け加えると、空乏層２１・空乏層２２はフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３に印加される逆バイアスが大きい程広く広がるが、カラーセンサーの場合、印加される逆バイアスは非常に低い場合を想定しておく必要がある。
【００９１】
以上より、本実施の形態のカラーセンサーに光が入射した場合、赤色光のみがフォトダイオードＰＤ１により光電変換され、緑色光のみがフォトダイオードＰＤ２により光電変換され、かつ青色光のみがフォトダイオードＰＤ３により光電変換され、それぞれ出力される。
【００９２】
次に、本実施の形態のカラーセンサーの製造方法について、図２を用いて説明する。
【００９３】
同図に示すように、まず、Ｎ＋基板１２の上にＮ−エピ層１１をエピタキシャル成長させたシリコンエピウエハを熱酸化し、シリコン酸化膜１６を成長させる。次いで、所要の箇所のシリコン酸化膜１６を取り除き、ボロン等のＰ型不純物を熱拡散し、Ｐ型アノード層３０の枠状周辺部１４を形成する。
【００９４】
この工程においては、熱酸化を伴うので、全面にシリコン酸化膜１６が再度形成される。次いで、所要の箇所のシリコン酸化膜１６を取り除き、薄いシリコン酸化膜を成長させ、イオン注入法により、ボロン等のＰ型不純物を打ち込む。これにより、薄い酸化膜の箇所にのみ、酸化膜を通してウエハ表面にＰ型不純物が注入される。
【００９５】
次に、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を成長させ、さらに熱処理を行い、アノード層の中央領域１５を形成する。この時、全面にシリコン酸化膜１６が再度形成される。
【００９６】
次に、メタル電極５のアノードコンタクト開口部４、及びスクライブライン１０のシリコン酸化膜１６を取り除き、アルミ等の電極材料を蒸着し、パターンニングを行い、メタル電極５及び遮光メタル７を形成する。
【００９７】
この上に、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１７をウエハ全面に成長させた後、ウエハ裏面にＡｕ等の電極材料を蒸着し、熱処理を行い、カソード電極１３を形成する。
【００９８】
その後、ウエハ表面に、シリコン酸化膜、及び二酸化チタンを交互にスパッタ法等により被膜し、干渉フィルター８を形成する。この時、被膜しない箇所は、メタル材料により
マスキングしておく。
【００９９】
次に、顔料を含んだ感光性樹脂を塗布し、フォトリソ工程によりパターンニングを行なった後、熱処理を行い、色フィルター１８を形成する。次に、同様にして、色フィルター１９を形成し、さらに同様にして色フィルター２０を形成する。
【０１００】
ここで、色フィルター１８・１９・２０のパターンニングの際に使用する現像液により、干渉フィルター８のパターン端面９が腐食する恐れが有るため、干渉フィルター８のパターン端面９を色フィルター１８・１９・２０が覆うようにしておく必要がある。
【０１０１】
従って、少なくとも色フィルター１８・１９・２０のうち、最初にパターンニングを行なう色フィルター１８・１９・２０で覆っておく必要がある。なお、本実施の形態においては、色フィルター１８・１９・２０のそれぞれ３つの色フィルターで覆っている。
【０１０２】
色フィルター１８・１９・２０を形成した後、メタル電極５のパッド開口部６のシリコン酸化膜１７を取り除く。色フィルター１８・１９・２０のそれぞれのパターンニングの際に使用する現像液は、アルミ等の電極材料を腐食させる恐れがある。シリコン酸化膜１７はこれに対する保護膜の働きもしており、色フィルター１８・１９・２０形成の後にはこのシリコン酸化膜１７を取り除く。
【０１０３】
以上の工程により、本実施の形態のカラーセンサーは製造される。また、このカラーセンサーは、このカラーセンサーを備えたセンサーや電子機器に適用することができる。これにより、赤外光によるノイズが少なく、機械的、熱的応力に対しても十分な耐量があり、信頼性にも優れたセンサーを提供することができる。また、カラーセンサーの小型化、および薄型化が容易であるため、システムの小型化が可能となる電子機器を提供することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の発明は、以上説明した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。また、上記限定を組み合わせることにより、特性を損なうことなく、複数の色識別素子を１チップに作りこむことができ、小型で安価なカラーセンサーを提供することができる。しかし、その用途により、例えば価格を優先したい場合、赤外感度低減を優先したい場合、クロストークの低減を優先したい場合、あるいは容量の低減を優先したい場合などがある。このため、用途により、上記限定を適宜変更することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明によれば、受光素子の直上に受光した光の波長の一部を透過させる干渉フィルターが設けられ、かつこの干渉フィルターの直上に複数の色フィルターが並設されている。あるいは、受光素子の直上に複数の色フィルターが並設されていると共に、上記複数の色フィルターの直上に干渉フィルターが設けられているため、色分析の妨げとなる、近赤外光の進入よる光電流を防止することができる。これにより、近赤外光によるノイズ成分が少ない正確な入射光の色分析を行うことができるため、カラーセンサー、及びカラーセンサーの製造分野に応用することができるだけでなく、各種光学センサーの分野に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明におけるカラーセンサーの実施の一形態を示すものであり、カラーセンサーの要部構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、上記カラーセンサーのＮ−エピ層中における空乏層を表した模式図である。
【図４】従来のカラーセンサーの要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１    受光部
２    受光部
３    受光部
５    メタル電極
６    パッド開口部
７    遮光メタル
８    干渉フィルター
９    パターン端面
１０  スクライブライン
１１  Ｎ−エピ層（第１導電型層）
１２  Ｎ＋基板（第1導電型の半導体基板）
１３  カソード電極
１４  枠状周辺部
１５  中央領域
１７  シリコン酸化膜
１８  色フィルター
１９  色フィルター
２０  色フィルター
２１  空乏層
２２  空乏層
２３  光キャリア
２４  光キャリア
３０  Ｐ型アノード層
ＰＤ１    フォトダイオード（受光素子）
ＰＤ２    フォトダイオード（受光素子）
ＰＤ３    フォトダイオード（受光素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007311664.tif 000006