(57)【要約】  本発明は、ＣＭＯＳ技術に基づいた光学センサに関し、この光学センサは、半導体基材（２１、３１）と、それぞれが、半導体基材（２１、３１）内において形成されると共に前記半導体基材（２１、３１）の所与の平らな表面（１３）上において露出された個々の光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）を含む光セル（２、３）のアレイであって、それぞれの光セル（２、３）は、個々の光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）上において入射する入射光に関係付けられた個々の出力電気信号を提供するように設計されている、光セルのアレイと、金属及び誘電体層を含むと共に半導体基材（２１、３１）の所与の平らな表面（１３）上において形成された多層構造（２３、３３）と、光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）であって、多層構造（２３、３３）内において又はその上部において形成されると共に光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）上において入射する入射光を反射及び／又は吸収する１つ又は複数の材料から製造された光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）と、を有し、この場合に、それぞれの光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）は、所与の方向範囲内に含まれる入射方向を有する入射光が前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）に到達することを許容するべく、光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５６）を通じて延在すると共に前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）に向かって方向付けされた対応する光路（２６、３６）と関連付けられている。光学センサは、すべての光セル（２、３）が、すべての光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）上において入射する入射光に関係付けられた全体出力電気信号を提供するべく、並列に接続されており、且つ、すべての光路（２６、３６）が所与の方向に対して平行であり、これにより、すべての光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）が、前記所与の方向に対して平行である入射方向を有する入射光によって到達されるようにしていることを特徴としている。
2018528438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＯＳ技術に基づいた光学センサであって、
・半導体基材（２１、３１）と、
・そのそれぞれが、
−前記半導体基材（２１、３１）内において形成されると共に前記半導体基材（２１、３１）の所与の平らな表面（１３）上において露出されている個々の光検出器活性エリアを（１１、１２、２２、３２）を含み、且つ、
−前記個々の光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）上において入射する入射光に関係付けられた個々の出力電気信号を提供するよう設計された、光セル（２、３）のアレイと、
・金属及び誘電体層を含むと共に前記半導体基材（２１、３１）の前記所与の平らな表面（１３）上において形成された多層構造（２３、３３）と、
・前記多層構造（２３、３３）内において又はこの上部において形成されると共に光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）上において入射する入射光を反射及び／又は吸収する１つ又は複数の材料から製造された光遮蔽手段（１４、１５、２４、２５）と、
を有し、
それぞれの光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）は、所与の方向範囲内に含まれる入射方向を有する入射光が前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）に到達することを許容するべく、前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）を通じて延在すると共に前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）に向かって方向付けされた対応する光路（２６、３６）と関連付けられている、光学センサにおいて、
・前記光セル（２、３）のすべては、すべての前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）上において入射する入射光に関係付けられた全体出力電気信号を提供するべく、並列で接続されており、且つ、
・前記光路（２６、３６）のすべては、所与の方向に対して平行であり、これにより、前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）のすべてが、前記所与の方向に対して平行である入射方向を有する入射光によって到達されるようになっている、
ことを特徴とする光学センサ。
【請求項２】
前記光路（２６、３６）は、前記半導体基材（２１、３１）の前記所与の平らな表面（１３）に対して垂直である請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
それぞれの光路（２６、３６）は、前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）内において形成されると共に前記所与の方向に対して平行である個々の軸上においてセンタリングされた１つ又は複数の個々の同軸アパーチャ（１６、１７）により、定義されている請求項１又は２に記載の光学センサ。
【請求項４】
・前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）は、前記半導体基材（２１、３１）の前記所与の平らな表面（１３）上において１つの且つ同一の所与の二次元サイズを有し、
・前記光路（２６、３６）は、１つの且つ同一の所与の高さ及び１つの且つ同一の所与の幅を有し、前記所与の高さ及び幅は、前記所与の二次元サイズに関係付けられており、且つ、
・前記所与の二次元サイズ、高さ、及び幅、並びに、前記対応する光路（２６、３６）との関係におけるそれぞれの光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）の相対的配置は、
・前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）のすべてについて、１つの且つ同一の所与の角度範囲を定義し、且つ、
・前記光検出器活性エリア（１１、１２、２２、３２）が
−前記所与の方向に対して平行である、或いは、
−前記所与の方向との関係において、前記所与の角度範囲内に含まれる入射角度を定義している、
入射方向を有する入射光によってのみ、到達されるようにしている請求項１〜３のいずか１項に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）は、１つ又は複数の金属材料から製造されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）は、前記多層構造（２３、３３）内の１つ又は複数の金属層（２４）及び／又は金属相互接続内において形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）は、不透明なポリマーから製造されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）は、黒色フォトレジストから製造されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学センサ。
【請求項９】
前記光遮蔽手段（１４、１５、２４、３５）は、前記多層構造（２３、３３）上において形成されている請求項７又は８に記載の光学センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記光学センサを含むウェアラブル生体計測パラメータ監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサの分野に関し、且つ、詳しくは、狭角度応答を有する光学センサに関する。具体的には、本発明は、限定を伴うことなしに、ウェアラブル生体計測監視装置などの計測装置において有利な用途を見出す。
【背景技術】
【０００２】
光学センサの小型化及び検出精度における最近の進歩により、これらの装置の使用が多くの分野において可能となっている。
【０００３】
例えば、（特許文献１）は、計測インスツルメント（例えば、光学エンコーダシステム）又はその他の光学システム内において使用される光学検知構成のコンポーネントのアライメントを調節するべく又はこれについて補償するべく使用される入射光角度検出器を開示している。具体的には、前記検出器は、光感知装置上において入射する照明の方向を判定している。複数のマスク層が、中間層光路を形成する孔を含み、放射は、この中間層光路を通じて光検出器に到達する。中間層光路は、選択された公称最大信号角度を提供しており、従って、検出器は、放射がこの角度において又はその近傍において受け取られた際に、検知する。
【０００４】
更には、光学センサは、現時点においては、非侵襲的な方式によって心拍数及び血中酸素などの生体計測パラメータを監視するべく、ウェアラブル装置内においても使用されている。具体的には、腕時計、アームバンド、及びヘッドセットなどの、これらのウェアラブル装置は、
・ユーザーの身体のターゲット容積を照明するように、可視及び／又は赤外線スペクトル内の波長を有する光を放出するべく構成された、レーザー又は１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの、光源と、
・１つ又は複数の光学センサ又は検出器を含み、且つ、ユーザーの身体のターゲット容積から光を検出するように設計された、検出モジュールと、
・検出モジュールからの出力信号に基づいて、心拍数及び／又は血中酸素などのユーザーの１つ又は複数の生体計測パラメータを判定するように構成された処理モジュールと、
を含むことができる。
【０００５】
例えば、（特許文献２）は、ウェアラブル心拍数監視装置を開示しており、これは、ウェアラブル心拍数監視装置を着用したユーザーによる動きに対応した出力を提供するように構成されたモーションセンサと、心拍波形センサと、制御ロジックと、を含む。制御ロジックは、（ａ）現時点の心拍波形センサからの出力データ及びモーション検出センサからの出力データを収集するステップであって、心拍波形センサからの出力データは、ユーザーの心拍数に関する情報を提供し、且つ、モーション検出センサからの出力データは、心拍以外のユーザーの周期的な物理的運動に関する情報を提供する、ステップと、（ｂ）モーション検出センサからの出力データの周期的成分を判定するステップと、（ｃ）心拍波形センサからの出力データから対応する周期的成分を除去するべく、モーション検出センサからの出力データの周期的成分を使用するステップと、（ｄ）ユーザーの心拍数を判定するステップと、（ｅ）ユーザーの心拍数を提示するステップと、のための命令を含む。
【０００６】
具体的には、心拍波形センサは、１つ又は複数の光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザーに基づいた供給源）と、ユーザーの皮膚とやり取りした後に１つ又は複数の光源によって放出される光を受け取るように位置決めされた光検出器と、光検出器の出力からユーザーの心拍数を判定する回路と、を有する光電脈波センサである。
【０００７】
ウェアラブル生体計測監視装置（（特許文献２）によるものなど）との関連においては、光学センサがユーザーの皮膚に完全に接着していない場合には、光学センサによって実行される検出に対して周辺光が影響を及ぼしうることに留意されたい。実際に、光学センサとユーザーの皮膚の間の不完全な接触に起因して、これらの間には、ギャップが介在し、その結果、側光が検出器に到達可能となり、これにより、ユーザーの身体のターゲット容積からの光と干渉し、且つ、これにより、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が影響を受け、具体的には、これが低減されることになる。
【０００８】
（特許文献２）は、この技術的問題点に対する潜在的な解決策、即ち、光透過構造（具体的には、光検出器及び１つ又は複数の光源上において形成されたインモールドラベリング（ＩＭＬ：Ｉｎ−Ｍｏｕｌｄ−Ｌａｂｅｌｉｎｇ）薄膜を通じて生成された構造）の使用、を示唆しており、この場合に、前記光透過構造は、１つ又は複数の光源及び／又は検出器のうちの１つ、いくつか、又はすべてのもののアパーチャを制限する不透明な材料から構成されたマスクを含むことができる。この結果、光透過性構造は、光が、その内部に放出されると共に／又はそれから検出される、ユーザーの身体の優先容積を選択的に「定義」することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２９０２８４Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／０２７６１１９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の一般的な目的の１つは、側光干渉に起因したウェアラブル生体計測監視装置の上述の技術的問題点を克服することにある。
【００１１】
更には、本発明の特定の目的の１つは、側光干渉を極小化するように、狭角度応答を有する光学センサを提供するということにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの及びその他の目的は、本発明が、添付の請求項において定義された光学センサに関するという点において、本発明により、実現されている。
【００１３】
具体的には、本発明は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）技術に基づいた光学センサであって、
・半導体基材と、
・それぞれが、
−半導体基材内において形成された個々の光検出器活性エリアを含み、且つ、前記半導体基材の所与の平らな表面上において露出されており、且つ、
−個々の光検出器活性エリア上において入射する入射光に関係付けられた個々の出力電気信号を提供するように設計された、光セルのアレイと、
・金属及び誘電体層を含み、且つ、半導体基材の所与の平らな表面上において形成された、多層構造と、
・多層構造内において又はこの上部において形成された光遮蔽手段であって、光遮蔽手段上において入射する入射光を反射及び／又は吸収する１つ又は複数の材料から製造された光遮蔽手段と、
を有する光学センサに関し、
この場合に、それぞれの光検出器活性エリアは、所与の方向範囲内に含まれる入射方向を有する入射光が前記光検出器活性エリアに到達することを許容するべく、光遮蔽手段を通じて延在し、且つ、前記光検出器活性エリアに向かって方向付けされた、光路と関連付けられている。
【００１４】
本発明による光学センサは、
・すべての光セルが、すべての光検出器活性エリア上に入射する入射光に関係付けられた全体出力電気信号を提供するべく、並列に接続されており、且つ、
・すべての光路が所与の方向に対して平行であり、これにより、すべての光検出器活性エリアが、前記所与の方向に対して平行である入射方向を有する入射光によって到達されるようになっている、
ことを特徴としている。
【００１５】
好ましくは、光路は、半導体基材の所与の平らな表面に対して垂直である。
【００１６】
好ましくは、それぞれの光路は、光遮蔽手段内において形成された、且つ、前記所与の方向に対して平行である個々の軸上においてセンタリングされた、１つ又は複数の個々の同軸アパーチャによって定義されている。
【００１７】
好ましくは、光検出器活性エリアは、半導体基材の所与の平らな表面上において１つの且つ同一の所与の二次元サイズを有し、光路は、１つの且つ同一の所与の高さと、１つの且つ同一の所与の幅と、を有し、前記所与の高さ及び幅は、前記所与の二次元サイズに関係付けられており、且つ、前記所与の二次元サイズ、高さ、及び幅、並びに、対応する光路との関係におけるそれぞれの光検出器活性エリアの相対的な位置は、
・すべての光検出器活性エリアについて、１つの且つ同一の所与の角度範囲を定義し、且つ、
・光検出器活性エリアが、
−前記所与の方向に対して平行である、或いは、
−前記所与の方向との関係において、前記所与の角度範囲内に含まれる入射角度を定義している、
入射方向を有する入射光によってのみ、到達されるようにしている。
【００１８】
以下、本発明の更に良好な理解のために、以下の添付図面（縮尺が正確ではない）を参照し、純粋に例として意図されると共に限定として解釈されてはならない好適な実施形態について説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の好適な実施形態による光遮蔽手段の動作原理を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の好適な実施形態による統合された光遮蔽手段を有する光セルの一例を示す図である。
【図３】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図４】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図５】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図６】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図７】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図８】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図９】図２の光セルを製造するためのステップの例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の好適な実施形態による光遮蔽手段を有する光セルの一例を示す図である。
【図１１】それぞれ、従来の光学センサ及び本発明による光学センサの角度応答の間の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の説明は、当業者が本発明を実施及び使用できるようにするべく、提示されるものである。当業者には、特許請求されている本発明の範囲を逸脱することなしに、実施形態に対する様々な変更が容易に明らかとなろう。従って、本発明は、図示及び記述されている実施形態に対する限定を意図するものではなく、本発明には、本明細書において開示されると共に添付の請求項において定義されている原理及び特徴と一貫性を有する最も広い範囲が付与される必要がある。
【００２１】
本発明は、所与の入射方向の周りにおいて角度範囲を定義するべく、且つ、定義された角度範囲外の入射角度を有する入射光を抑制するべく、設計された光遮蔽手段をＣＭＯＳ技術に基づいた光学センサに統合するという本出願人の発想に由来している。好ましくは、光遮蔽手段を装備した前記光学センサは、読み出し専用回路、アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ：Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇｕｅ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）などと共に、システムオンチップ（ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）内に統合することができる。
【００２２】
図１は、本発明の第１の好適な実施形態による光遮蔽手段の動作原理を概略的に示している。
【００２３】
具体的には、ＣＭＯＳ技術において実現された光学センサは、一般に、単一光感知ユニット又は光セルを含み、単一光検知ユニット又は光セルは、図１に示されているように、半導体基材上において形成された個々の光検出器活性エリアを有し、この場合には、光検出器活性エリア１１及び１２は、（図示されてはいない）半導体基材の正面（平らな）表面上において示されている。
【００２４】
便利には、光検出器活性エリア１１及び１２は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、又はフォトレジスタ活性エリアの形態において実現することができる。
【００２５】
例えば、ＣＭＯＳに基づいたフォトダイオード活性エリアは、ｎ（或いは、ｐ）領域の（電子／正孔ペアなどの）電荷キャリアが欠乏するように、且つ、従って、入射光子が、フォトダイオードの欠乏領域によって収集される電子／正孔ペアを生成するように、ｐ−ｎ（又は、ｎ−ｐ）接合として、最も単純な形態において実現される。又、既知のように、ｐｎｐ（又は、ｎｐｎ）接合も、便利に使用することができる（所謂「埋め込み型フォトダイオード」）。
【００２６】
従って、光検出器活性エリア１１及び１２上において入射する光子は、入射光の強度に比例した出力電気信号を生成する電荷キャリアに変換される一方において、前記光検出器活性エリア１１及び１２の外部において半導体基材の前側表面１３上に入射した光子は、電荷キャリアに変換されはするものの、光検出器によっては収集されず、且つ、従って、出力電気信号に寄与しない。
【００２７】
本発明の前記第１の好適な実施形態による光遮蔽手段は、それぞれの光セルごとに、
・前記光セルとの関係における所与の入射方向との関係において角度範囲を定義し、
・定義された角度範囲外に含まれる入射角度を有する入射光を阻止し、且つ、
・定義された角度範囲内に含まれる入射角度を有する入射光が個々の光検出器活性エリアまで下方に伝播することを許容する、
ように、構成されたいくつかの金属層を含む。
【００２８】
この観点において、図１は、プレートの形態における２つの金属層１４及び１５が光遮蔽手段として使用されている一例を示している。具体的には、金属プレート１４及び１５は、一連のアパーチャ１６及び１７のアスペクト比によって定義された閾値を上回る入射角度を有する光子が阻止される（具体的には、金属層１４及び１５により、部分的に反射され、且つ、部分的に吸収される）一方で、（前記光検出器活性エリア１１及び１２の外部の半導体基材の正面表面１３上に入射する光子を除いて）前記閾値未満の入射角度を有する光子が光検出器活性エリア１１及び１２に到達するように、光検出器活性エリア１１の上方の第１同軸アパーチャ１６と、光検出器活性エリア１２の上方の第２同軸アパーチャ１７と、を含む。
【００２９】
アパーチャ１６及び１７は、円形、正方形、矩形、又は多角形であってもよい。
【００３０】
便利には、反射を極小化すると共に光吸収を極大化することにより、光検出器活性エリア１１及び１２に向かって方向付けられた偽光線（ｓｐｕｒｉｏｕｓ  ｒａｙ）を生成しうる多重反射を回避するべく、反射防止被覆を金属性層１４及び１５上において堆積させることができる。
【００３１】
本発明の更に十分な理解のために、図２は、前記第１の好適な実施形態による統合された光遮蔽手段を有する（２によって全体的に表記された）光セルの一例を示している。具体的には、図２は、光セル２の断面図であり、光セル２は、
・光検出器活性エリア２２を有する半導体基材２１と、
・半導体基材２１上において形成され、且つ、４つのレベル間誘電体（ＩＬＤ：Ｉｎｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）絶縁層２５によって分離された４つの金属層２４を有する、多層構造２３と、
・光検出器活性エリア２２の上方の金属層２４を通じて形成された（特に、金属層２４内において形成された同軸アパーチャによって定義されると共に光検出器活性エリア２２の中心を通過する軸ｄ上においてセンタリングされた）光路２６と、
を含む。
【００３２】
図３〜図９は、光セル２を製造するためのステップの例を示している。
【００３３】
具体的には、図３は、（ウィンドウ２７ａを通じて）前記半導体基材２１の一部分を光検出器活性エリア２２を実現するべく意図された１つ又は複数の後続のイオン打込みプロセスに曝露させるべく、半導体基材２１上において形成されると共にフォトリソグラフプロセスによってパターン化されたフォトレジストマスク２７を示している。
【００３４】
図４は、光検出器活性エリア２２がその上部において実現された半導体基材２１を示している。
【００３５】
図５は、オルトケイ酸テトラエチル（一般に、ＴＥＯＳと呼称されている）及び／又はホウリンケイ酸ガラス（一般に、ＢＰＳＧと呼称されている）から製造されると共に（例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって）半導体基材２１上において堆積された第１ＩＬＤ絶縁層２５を示している。
【００３６】
図６は、第１ＩＬＤ絶縁層２５上において（例えば、ＣＶＤ又は物理気相蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって）堆積された（例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、及びＡｌＣｕなどの３つの金属材料の積層体から構成された）第１金属層２４を示している。
【００３７】
図７は、光路２６を実現するべく、第１金属層２４の（光検出器活性エリア２２の上方に位置する）一部分を（ウィンドウ２８ａを通じて）前記曝露された部分を除去するべく意図された後続のエッチングプロセスに対して曝露させるべく、フォトリソグラフプロセスによってパターン化されたフォトレジストマスク２８を示している。
【００３８】
図８は、光検出器活性エリア２２の上方において光路２６を有するように、エッチングプロセスの後のパターン化された第１金属層を示している。例えば、前記第１金属層２４の下方の第１ＩＬＤ絶縁層２５においてドライエッチング停止を便利に使用することができる。
【００３９】
図９は、第１金属層２４上において堆積されると共に光路２６を充填する第２ＩＬＤ絶縁層２５（例えば、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ：Ｌｏｗ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ）によって堆積されたＳｉＯ2薄膜）を示している。詳しくは、図９は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に基づいた平坦化プロセスの後の第２ＩＬＤ絶縁層２５を示している。
【００４０】
従って、多層構造２３は、上述の製造ステップ（具体的には、図６に示されているステップから図９に示されているステップまで）を反復することにより、製造することができる。
【００４１】
上述の製造プロセスは、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）合金に基づいた金属層と共に使用されるように意図されている。そうではなく、銅に基づいた金属層が使用される場合には、ダマシン方式に基づいた製造プロセスが便利に使用され、この場合には、溝パターンが、ＩＬＤ絶縁層２５上において生成され、次いで、この溝パターンが、電気メッキプロセスにより、銅によって充填された後に、ＣＭＰプロセスが後続する。
【００４２】
光セル２の角度応答は、光路２６のサイズ（具体的には、幅及び高さ）、光検出器活性エリア２２のサイズ（具体的には、前記光検出器活性エリア２２が露出されている半導体基材２１の平らな上部表面上における光検出器活性エリア２２の二次元サイズ）、及び光路２６との関係における前記光検出器活性エリア２２の相対的な位置（例えば、図２に示されているように、アパーチャ２６の幅Ｗ１及び高さＨ１並びに光検出器活性エリア２２の幅Ｗ２）を適切に調節することにより、チューニングすることができる。
【００４３】
本発明の第１の好適な実施形態による光学センサは、図２に示されているものとして、光セルのアレイを含む（具体的には、図２に示されている構造が、アレイ内のそれぞれの単一の光セルごとに、複製されている）。詳しくは、アレイのすべての光セル２は、すべての光検出器活性エリア２２上において入射する入射光に関係付けられた（具体的には、これを示す）全体出力電気信号を提供するべく、並列に接続されている（実際に、光学センサの全体出力電気信号は、すべての光セル２の出力電気信号の合計によって付与されている）。
【００４４】
更には、すべての光路２６は、１つの且つ同一の所与の方向に対して平行であり（即ち、光学センサ内のすべての光路２６の軸ｄが、これに対して平行であり）、これにより、すべての光検出器活性エリア２２が、前記所与の方向に対して平行である入射方向を有する入射光によって到達されるようになっている。便利には、光路２６は、光検出器活性エリア２２が露出されている半導体基材２１の平らな上部表面に対して垂直である（即ち、光学センサ内の光路２６の軸ｄが、これに対して垂直である）。
【００４５】
従って、本発明の第１の好適な実施形態による光学センサは、光セル２のアレイを含み、光セル２のアレイは、並列に接続されており、且つ、所与の方向に対して平行である入射方向を有する入射光を受け取り、これにより、複数の相対的に小さな装置によって単一の大きな装置の動作をシミュレートする光検出器活性エリア２２を有する。
【００４６】
好ましくは、光遮蔽効果を極大化させるべく、光検出器活性エリア２２は、前記光検出器活性エリア２２が露出されている半導体基材２１の平らな上部表面上において１つの且つ同一の所与の二次元サイズを有し、更には、光路２６は、１つの且つ同一の所与の高さＨ１及び１つの且つ同一の所与の幅Ｗ１を有しており、この場合に、前記所与の高さＨ１及び所与の幅Ｗ１の両方は、少なくとも、光検出器活性エリア２２のサイズ（具体的には、光検出器活性エリア２２の所与の二次元サイズ）に匹敵している。
【００４７】
これに加えて、再度図２を参照すれば、前記所与の二次元サイズ、高さＨ１及び幅Ｗ１、並びに、対応する光路２６との関係におけるそれぞれの光検出器活性エリア２２の相対的な位置は、
・すべての光検出器活性エリア２２について、１つの且つ同一の所与の角度範囲を定義し、且つ、
・光検出器活性エリア２２が、
−軸ｄに対して平行である（或いは、更に一般的には、前記所与の方向に対して平行である）、或いは、
−前記軸ｄとの関係において（或いは、更に一般的には、前記所与の方向との関係において）、前記所与の角度範囲内に含まれる入射角度αを定義している、
入射方向ｄiを有する入射光によってのみ、到達されるようにしている。
【００４８】
この関連において、光路２６の所与の高さＨ１は、光検出器活性エリア２２の所与の二次元サイズに依存している（具体的には、前者は、後者の増大に伴って増大する）ことから、１つ又は複数の相対的に大きなものの代わりに相対的に小さな光検出器活性エリア２２を使用しているという事実が、厚さが大幅に低減された光学センサの製造を許容しているという点は、注目に値する。更には、相対的に小さな光路の光フィルタリング能力は、相対的に大きな光路のものよりも優れている。
【００４９】
便利には、光遮蔽手段は、光セルのアレイの多層構造内において（更に便利には、光学積層体内において）統合されると共に金属ルート及び／又は金属プレート又はこれらの組合せとして便利に成形されうる金属層を含む。
【００５０】
既知のように、画像センサは、ピクセルのアレイを含み、且つ、積分、リセット、及び読み出しの動作のためにアレイのすべての単一ピクセルをアドレス指定する必要があるという点は、注目に値する。従って、このタスクのために、少なくとも２つの金属相互接続ルートが必要である。
【００５１】
逆に、全体として、相対的に大きな単一の装置として動作する並列において小さな光セルを含む上述の光学センサの場合には、光セルアレイの行及び列をアドレス指定する必要性が存在しない。従って、光遮蔽手段として機能する（例えば、金属プレートの形態における）金属層の１つを使用してすべての光セルをアドレス指定し、これにより、金属相互接続ルートに対するニーズを回避することができる。この結果、光学センサの製造における時間及び費用の最適化が得られる。
【００５２】
図１０は、本発明の第２の好適な実施形態による光遮蔽手段を有する（全体的に３によって表記された）光セルの一例を示している。具体的には、図１０は、光セル３の断面図であり、光セル３は、
・光検出器活性エリア３２を有する半導体基材３１と、
・半導体基材３１上において形成されると共に、（検出対象の放射の波長に対して透明である）いくつかの透明誘電体層と、異なるレベルにおいて、金属相互接続ルート３４と、を有する、多層構造３３と、
・多層構造３３上において配置された、不透明なポリマー（例えば、黒色フォトレジスト）又は金属などの、（検出対象の放射の波長に対して不透明である）不透明材料３５と、
・光検出器活性エリア３２の上方に位置し、前記不透明材料３５の上部表面から多層構造３３の上部表面まで延在し、且つ、光検出器活性エリア３２の中心を通過する軸ｄとの関係において、且つ、この周りにおいて、対称的に延在する、不透明材料３５を通じて形成された光路３６と、
を含む。
【００５３】
光遮蔽効果は、光路３６の高さＨ２及び幅Ｗ３、光検出器活性エリア３２の幅Ｗ２、並びに、光検出器活性エリア３２との関係における光路３６の相対的な位置を適切に調節することにより、チューニングすることができる。具体的には、この結果、入射光の（軸ｄとの関係における）入射方向ｄiの入射角度αの許容可能な角度範囲を定義することができる。
【００５４】
本発明の第２の好適な実施形態による光学センサは、図１０に示されているものとして、光セルのアレイを含む（具体的には、図１０に示されている構造が、アレイ内のそれぞれの単一の光セルごとに、複製されている）。詳しくは、アレイのすべての光セル３は、すべての光検出器活性エリア３２上に入射する入射光に関係付けられた（具体的には、これを通知する）全体出力電気信号を提供するべく、並列に接続されている（実際に、光学センサの全体出力電気信号は、すべての光セル３の出力電気信号の合計によって付与されている）。
【００５５】
本発明の利点については、上述の内容から明らかである。具体的には、本発明による光遮蔽構造は、光学センサの角度応答の制限、特に、狭小化、を許容しており、これにより、側光干渉に起因したウェアラブル生体計測監視装置の技術的問題を極小化しているという事実を強調することが重要である。
【００５６】
この観点において、図１１は、それぞれ、（光の入射角度との関係における）従来の光学センサと本発明による光学センサの相対的な信号応答の間の比較を示している。具体的には、図１１において、それぞれの相対的な信号応答は、その最大値に対して正規化された信号出力を表している。図１１において明瞭に示されているように、本発明による光学センサは、相対的に狭角度の信号応答を特徴としている。
【００５７】
最後に、再度、米国特許出願公開第２００７／０２９０２８４Ａ１号明細書は、計測インスツルメント（例えば、光学エンコーダシステム）又はその他の光学システム内において使用される光学検知構成のコンポーネントのアライメントを調節する又はこれについて補正する装置上において入射する放射の照明方向を検知する光感知装置を開示しているという点が注目に値する。換言すれば、米国特許出願公開第２００７／０２９０２８４Ａ１号明細書による装置は、計測を目的として入射光の照明方向を検出するべく、本発明とは異なる方式により、（それぞれが個々の光検出器活性エリアと結合された）非平行光路と、並列に接続されてはいない光セルのアレイと、を活用している。従って、米国特許出願公開第２００７／０２９０２８４Ａ１号明細書による装置は、本発明との関係において（特徴及び目的において）完全に異なっており、且つ、従って、個別の技術的利点を有してはいない。
【００５８】
更には、米国特許出願公開第２０１４／０２７６１１９Ａ１号明細書において提案されているウェアラブル生体計測監視装置の側光問題に対する解決策は、光透過性構造（具体的には、光検出器及び１つ又は複数の光源上において形成されたインモールドラベリング（ＩＭＬ）薄膜を通じて生成された構造）の使用に限定されており、この場合に、前記光透過性構造は、１つ又は複数の光源及び／又は検出器のうちの１つ、いくつか、又はすべてのもののアパーチャを制限する不透明な材料から構成されたマスクを含みうるという点も注目に値する。従って、米国特許出願公開第２０１４／０２７６１１９Ａ１号明細書は、本発明の特徴を予想しておらず、且つ、従って、個々の技術利点を有してはいない。
【００５９】
結論として、多数の変更及び変形を本発明に対して実施することが可能であり、これらの変更及び変形のすべては、添付の請求項において定義されている本発明の範囲内に含まれることが明らかである。例えば、上述されると共に図２及び図１０において図示されている２つの実施形態の組合せを想定することもできる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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