JP2001308351A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JP2001308351A
JP2001308351A JP2000116810A JP2000116810A JP2001308351A JP 2001308351 A JP2001308351 A JP 2001308351A JP 2000116810 A JP2000116810 A JP 2000116810A JP 2000116810 A JP2000116810 A JP 2000116810A JP 2001308351 A JP2001308351 A JP 2001308351A
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JP
Japan
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semiconductor device
optical semiconductor
filter
light
thin film
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Yoshitsugu Fujino
吉嗣 藤野
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装等にも適する小型化、薄型化した信
頼性の高い、安価な光半導体装置を提供する。 【解決手段】 外囲器12内に該外囲器12表面に受光
面17が開口するよう受光素子13を備えてなるもの
で、受光素子13の受光面17に、直接蒸着によって、
高屈折率薄膜の二酸化チタン薄膜と低屈折率薄膜の二酸
化シリコン薄膜とを交互に積層し、赤外域の光を反射し
可視光域の光を透過する多層膜構成のフィルタ18を被
着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば照度測定等
に好適する光半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術を、図7を参照して説明する。
図7は光半導体装置の外観を示す図で、図7(a)は正
面図、図7(b)は側面図である。
【0003】図7において、1は光半導体装置で、これ
はエポキシ樹脂系の合成樹脂でなる外囲器2内にフォト
ダイオード等の受光素子3を封止して形成されており、
さらに受光素子3の受光面4が開口する外囲器2の外表
面には、特定の波長帯域、例えば赤外域の光をカットす
る、いわゆる赤外カットフィルタ5が合成樹脂製の接着
剤6によって固着されている。なお、7は外囲器2から
延出するリードフレームのアウターリードで、各アウタ
ーリード7は受光素子3の対応する図示しない電極等に
導通するように接続されている。
【0004】またフィルタ5は、例えば外囲器2が、縦
寸法と横寸法がそれぞれ5mmの正方形をなし厚さ寸法
が2.0mmの形状をなしているのに対し、縦寸法が3
mm、横寸法が3mmで厚さ寸法が0.5mmのガラス
板あるいは合成樹脂板を基材として用いたものとなって
いる。
【0005】そして、以上のように構成された光半導体
装置1は、図示しないが照度センサなどとして、アウタ
ーリード7を機器装置等の配線基板の所定端子部分に半
田付けする等して実装され、用いられる。
【0006】しかしながら上記の従来技術においては、
外囲器2の外表面に赤外カットフィルタ5を合成樹脂製
の接着剤6で接着しているため、例えば光半導体装置1
を配線基板等にリフローソルダリングによって表面実装
しようとした場合、ソルダリングの際の熱によって赤外
カットフィルタ5の接着部分に悪影響が出る虞がある。
また、接着そのものの有する経年劣化の問題など、信頼
性の観点からさらに高い信頼性が得られるようにするこ
とが望まれている。
【0007】一方、実装する機器装置等の小型化が進む
なかで、光半導体装置1の形状寸法をより小型化、薄型
化した、例えば表面実装に適したものが強く望まれてい
る。しかし、外囲器2の外表面に赤外カットフィルタ5
を接着する構成では、このままで小型化した場合、受光
素子3を封止する外囲器2の大きさに対し、その外表面
に固着するフィルタ5の形状が、比較的大きなもの、特
に厚さ寸法が大きくなものとなってしまって小型化にも
限界があり、また外囲器2に赤外カットフィルタ5を接
着することから製造コストが高いものとなっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
表面実装等にも適する小型化、薄型化された、信頼性が
高く、安価な光半導体装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、外囲器内に該外囲器表面に受光面が開口するよう受
光素子を備えてなる光半導体装置において、受光素子の
受光面に、直接所定波長域の光を反射し、所要波長域の
光を透過するフィルタが被着されていることを特徴とす
るものであり、さらに、フィルタが、受光素子の受光面
に直接蒸着するようにして被着されていることを特徴と
するものであり、さらに、フィルタが、赤外域の光を反
射し、可視光域の光を透過するものであることを特徴と
するものであり、さらに、フィルタが、高屈折率薄膜と
低屈折率薄膜とを交互に積層してなる多層膜フィルタで
あることを特徴とするものであり、さらに、高屈折率薄
膜と低屈折率薄膜の膜厚と積層膜数が等しいことを特徴
とするものであり、さらに、高屈折率薄膜が二酸化チタ
ン薄膜であり、低屈折率薄膜が二酸化シリコン薄膜であ
ることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
を参照して説明する。
【0011】先ず第1の実施形態を図1乃至図4により
説明する。図1は光半導体装置の外観を示す図で、図1
(a)は正面図、図1(b)は側面図であり、図2は受
光素子の側面図であり、図3は膜構成の異なるフィルタ
の特性を対比して示す図であり、図4は受光素子の分光
感度特性を示す図で、図4(a)は受光面にフィルタを
有する場合の分光感度特性図、図4(b)は受光面にフ
ィルタがない状態の分光感度特性図である。
【0012】図1乃至図4において、11は光半導体装
置で、外囲器12がエポキシ樹脂系の合成樹脂で形成さ
れた、例えば縦寸法と横寸法がそれぞれ5mmの正方形
をなし、厚さ寸法が1.1mmの直方体形状をなすもの
となっている。そして、外囲器12内には縦寸法が1.
1mm、横寸法が1.0mmの受光素子13が、リード
フレーム14の所定部位に搭載され、透明樹脂で形成さ
れた外囲器12内に封止されていて、また外囲器12の
1つの側壁面からは、受光素子13の図示しない電極等
と、これに対応する部位とが導通するように接続された
リードフレーム14の各アウターリード16が延出して
いる。
【0013】そして受光素子13は、例えばシリコン基
板上に受光部を形成してなるフォトダイオード等の光半
導体素子によってなるもので、受光面17上に赤外域の
光を反射し、可視光域の光を透過するフィルタ18を被
着するようにして受光部分15が形成されている。また
フィルタ18は、二酸化チタン(TiO)薄膜の高屈
折率薄膜18Hと、二酸化シリコン(SiO)薄膜の
低屈折率薄膜18Lとを交互に積層してなる多層膜フィ
ルタであって、受光面17上に、直接蒸着によって所定
膜厚の各薄膜18H,18Lをそれぞれ所定膜数交互に
積層するように被着することにより形成されている。
【0014】例えばn型シリコン基板の上部にn型領
域とp型領域を離間して設け、また各電極を設けてフ
ォトダイオードを形成し、受光部であるp型領域の受
光面17上にフィルタ18を直接蒸着する。蒸着条件
は、 真空度 :1Pa〜2×10−4Pa 基板温度:120℃〜350℃ 蒸発源 :抵抗加熱または電子銃 である。
【0015】このような蒸着により形成した受光面17
上のフィルタ18は、例えば図3に示す試料No.6の
ように、膜厚が0.24μmの二酸化チタン薄膜の高屈
折率薄膜18Hと、同じく膜厚が0.24μmの二酸化
シリコン薄膜の低屈折率薄膜18Lとを交互に75づ
つ、全膜数が150で全膜厚(フィルタ厚さ)が36μ
mとなるよう積層してなるものである。なお、受光素子
13のフィルタ18を除く厚さ寸法は290μm程度と
なっている。
【0016】そして、こうした構成を有するフィルタ1
8を受光部分15に有する受光素子13の場合、その分
光感度特性は図4(a)に示す通りで、ピーク感度波長
は550nmとなる。また、フィルタ18がない状態の
分光感度特性を示す図4(b)と対比すると、フィルタ
18がない状態ではピーク感度波長が650nm〜70
0nmで、そのピーク感度を100%とした場合、フィ
ルタ18を有する上記のものではピーク感度が49%と
なり、波長900nmにおける赤外感度は40〜50%
であったものが、フィルタ18を有することで10%以
下とすることができる。
【0017】以上のように構成されたものでは、接着を
用いず蒸着によってフィルタ18を受光素子13に固着
するようにしているので、配線基板等にリフローソルダ
リングによって表面実装しようとした場合においても、
ソルダリングの際の熱によって剥がれたり、固着部分が
経年劣化してしまう虞が少なく、信頼性が高いものとな
る。
【0018】また、フィルタ18はガラス基板等で形成
したものを外囲器12の表面に接着せず、ガラス基板等
を用いずに受光素子13の受光面17に直接蒸着したも
のであるため、光半導体装置11の外形形状を大きくす
るものではなく、実装する機器装置等の小型化に寄与す
るものとなる。またさらに、フィルタ18を設けるに当
たって、外囲器12の外表面に別部品を付加する必要が
ないため、製造コスト面でも低コスト化することが可能
となる。
【0019】なお、フィルタ18は、上記のものに限る
ものではなく、図3に示す試料No.2乃至試料No.
5の通り、高屈折率薄膜18Hの二酸化チタン(TiO
)薄膜と、低屈折率薄膜18Lの二酸化シリコン薄膜
はそのままとし、各薄膜18H,18Lの膜厚、全膜
数、全膜厚(フィルタ厚さ)を変えることにより、使用
目的に応じた特性を出すことができる。また高屈折率薄
膜18H、低屈折率薄膜18Lに用いる材料について
も、例えばAl、In、Ta、さら
にAlとInの混合物、AlとTa
の混合物等、所定の屈折率差を有する材料を組合
わせることで、さらに幅広い使用目的に対応することが
できる。
【0020】次に、第2の実施形態を図5及び図6によ
り説明する。図5は光半導体装置の外観を示す図で、図
5(a)は正面図、図5(b)は側面図であり、図6は
液晶表示装置の部分断面図である。なお、第1の実施形
態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第1
の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明す
る。
【0021】図5及び図6において、21は液晶表示装
置であり、液晶表示部22がケース23内に、枠部に取
り付けられると共に外表面に表示面24が開口部25を
介して外部に臨むように収納されており、さらに液晶表
示部22を照明するよう光源26が、液状表示部22の
背後に配置されている。光源部26は、ケース23内に
収納された図示しない電源によって発光するEL(エレ
クトロルミネッセンス)、あるいはLED(フォトダイ
オード)などを直下方式、エッジ方式に配してなるもの
で、その発光の制御が実装基板27に表面実装された光
源制御部28によって行われるようになっている。
【0022】また、実装基板27上には光半導体装置2
9が表面実装されており、その受光素子13の受光部分
15が、液晶表示部22の表示面24が開口する開口部
25の設けられているケース23の外表面に形成された
受光窓30を介し、外部に臨むようになっている。そし
て、光半導体装置29は出力が光源制御部28に入力す
るように設けられていて、光半導体装置29が受光した
ケース23の外表面における照度に応じ、光源制御部2
8による光源部26の「入」、「切」が行われ、液晶表
示部22の照明を自動的に行ったり、停止したりするこ
とができ、液晶表示装置21の電源の省エネを実現する
ことができる。
【0023】一方、光半導体装置29は、外囲器31が
エポキシ樹脂系の合成樹脂で形成された、例えば縦寸法
が2.4mm、横寸法が3.2mmで、厚さ寸法が1.
1mmの直方体形状をなすSMD(Surface M
ounted Devices)となっている。そして
外囲器31内の所定位置には、受光面17上に赤外域の
光を反射し、可視光域の光を透過するフィルタ18が、
直接蒸着により被着されて受光部分15が形成されたフ
ォトダイオード等の光半導体素子によってなる受光素子
13が、リードフレーム32の所定部位に搭載され、透
明樹脂で形成された外囲器31内に封止されていて、ま
た外囲器31の1つの側壁面からは、受光素子13の図
示しない電極等と、これに対応する部位とが導通するよ
うに接続されたリードフレーム32の各アウターリード
33が、表面実装可能な程度のアウターリード33の略
厚さ寸法程度だけ延出している。
【0024】そして、上記のような構成とした光半導体
装置29は、第1の実施形態におけるものよりもより小
型化、薄型化したものとなり、また同じように、実装基
板27にリフローソルダリングによって表面実装する場
合でも、ソルダリングの際の熱による光半導体装置29
の損傷や劣化等の虞がなくなるなど信頼性の高いものと
することができる。さらに光半導体装置29の外形形状
が小型化されているので、これを実装している液晶表示
装置21、さらには液晶表示装置21を内蔵する機器装
置等の小型化に寄与し、低コスト化が可能となる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、小型化、薄型化され、信頼性も高く表面実装
等にも適し、低コスト化できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の外観を示す図で、図
1(a)は正面図、図1(b)は側面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態における受光素子の側
面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る膜構成の異なる
フィルタの特性を対比して示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における受光素子の分
光感度特性を示す図で、図4(a)は受光面にフィルタ
を有する場合の分光感度特性図、図4(b)は受光面に
フィルタがない状態の分光感度特性図である。
【図5】本発明の第2の実施形態の外観を示す図で、図
5(a)は正面図、図5(b)は側面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置の
部分断面図である。
【図7】従来技術の外観を示す図で、図7(a)は正面
図、図7(b)は側面図である。
【符号の説明】
12…外囲器 13…受光素子 15…受光部分 17…受光面 18…フィルタ 18H…高屈折率薄膜 18L…低屈折率薄膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外囲器内に該外囲器表面に受光面が開口
    するよう受光素子を備えてなる光半導体装置において、
    前記受光素子の受光面に、直接所定波長域の光を反射
    し、所要波長域の光を透過するフィルタが被着されてい
    ることを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】 フィルタが、受光素子の受光面に直接蒸
    着するようにして被着されていることを特徴とする請求
    項1記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 フィルタが、赤外域の光を反射し、可視
    光域の光を透過するものであることを特徴とする請求項
    1記載の光半導体装置。
  4. 【請求項4】 フィルタが、高屈折率薄膜と低屈折率薄
    膜とを交互に積層してなる多層膜フィルタであることを
    特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
  5. 【請求項5】 高屈折率薄膜と低屈折率薄膜の膜厚と積
    層膜数が等しいことを特徴とする請求項4記載の光半導
    体装置。
  6. 【請求項6】 高屈折率薄膜が二酸化チタン薄膜であ
    り、低屈折率薄膜が二酸化シリコン薄膜であることを特
    徴とする請求項4記載の光半導体装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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