JP2003017714A - 光検出半導体装置 - Google Patents

光検出半導体装置

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JP2003017714A
JP2003017714A JP2001195806A JP2001195806A JP2003017714A JP 2003017714 A JP2003017714 A JP 2003017714A JP 2001195806 A JP2001195806 A JP 2001195806A JP 2001195806 A JP2001195806 A JP 2001195806A JP 2003017714 A JP2003017714 A JP 2003017714A
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semiconductor device
package
coating film
conversion element
light
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Shinji Takakura
真二 高倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、短波長の光に対しても良好な光
感度を確保する。 【解決手段】 光検出半導体装置2は、たとえば光ディ
スク装置に組み込んで光ディスクからの反射光を受光し
電気信号を生成するものであり、光電変換素子(たとえ
ばPIN型フォトダイオード)を含む半導体チップ14
を、トランスファーモールド法により透明な樹脂パッケ
ージに収容して構成されている。そして、半導体チップ
14の光電変換素子前方のパッケージ12の表面全体に
無反射コート膜4が形成されている。無反射コート膜
は、スパッタリング法などを用いて、酸化シリコンおよ
び窒化シリコンを数十nmの厚さに積層して形成され、
400nm近辺の波長の光に対して反射率を低下させる
作用を有している。これにより入射光は有効に光電変換
素子に入射し、したがって光感度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を検出する半導
体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、CD(コンパクトディスク)、C
D−ROM(Read Only Memory)、D
VD(Degital Versatile Dis
k)といった光ディスクの記録密度を高めるべく、情報
の記録再生のためのレーザー光として波長の短いものを
用いる研究が活発に行われ、現在では、波長が約400
nmの青紫色レーザーを用いた光ディスク装置が商品化
されつつある。
【0003】ところで、PIN型フォトダイオード(光
電変換素子)などを使用した受動型の光検出半導体装置
では、その光感度が量子理論上、波長に比例するため、
レーザー光の短波長化は光検出半導体装置の光感度の低
下を招き、光ディスク装置のSN比を低下させる結果と
なる。その上、半導体チップを透明樹脂によるパッケー
ジ内に封止しパッケージを通じて光を光電変換素子に導
く構造の場合、光は、その一部がパッケージの表面で反
射し、またパッケージを通過する際に吸収や散乱により
減衰する。特に上述のような短波長領域では、透明樹脂
の光透過率が大きく低下し、また屈折率が増大して反射
率が高くなる。そのため、光検出半導体装置の光感度は
いっそう低下することになり、このようなレーザー光の
反射や減衰の問題に対して何らかの対策が必要である。
【0004】たとえばCD装置などで使用されている波
長780nmのレーザー光や、DVD装置などで使用さ
れている波長650nmのレーザー光に対して、透明樹
脂であるたとえばエポキシ樹脂の屈折率は1.5程度で
ある。したがって、屈折率が1である空気から透明樹脂
に光が入射する際に屈折率の違いから透明樹脂の表面で
光の反射が発生する。一般に、光が屈折率n1の媒体か
ら屈折率n2の媒体に入射するとき、界面での反射率R
は次式により表される。
【0005】[数1] R=((n2−n1)/(n2+n1)) よって、空気から、屈折率が上述のように1.5である
透明樹脂パッケージに光が入射する場合、界面での反射
率R1は、
【0006】[数2] R1=(1.5−1)/(1.5+1))=0.04
0 となる。一方、波長が400nmのレーザー光に対して
透明樹脂の屈折率は1.6程度に上昇するので、空気か
ら、このような透明樹脂パッケージに光が入射する際の
界面での反射率R2は次のようになる。
【0007】[数3] R2=(1.6−1)/(1.6+1))=0.05
3 すなわち、使用するレーザー光の波長が780nmや6
50nmから400nmへと短くなると、透明樹脂パッ
ケージの表面での反射率は0.040から0.053へ
と増大する。その結果、光電変換素子への入射光量が減
少し、光感度が低下する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この問題の1つの解決
方法は、パッケージとしてメタルパッケージを使用する
ことである。メタルパッケージは内部が空洞であるた
め、パッケージの、光電変換素子前方の箇所に開口を形
成して光が開口を通じて光電変換素子に入射するように
し、そして無反射コート膜を表面に形成したガラスで上
記開口を閉鎖する。これにより光は上記ガラスを通じて
光電変換素子に入射するので、樹脂パッケージの場合の
反射や減衰の問題を回避できる。
【0009】しかし、このようなメタルパッケージを用
いると、(1)光検出半導体装置の製造コストが大幅に
増大し、さらに(2)光検出半導体装置の外形が大きく
なるため、光ディスク装置の低コスト化や小型化に不利
となってしまう。また、他の方法として、パッケージと
しては透明樹脂による封止パッケージを用いるものの、
無反射コート膜を表面に形成したガラス板をパッケージ
の表面に接着して光の反射を防ぐという方法を採ること
ができる。図2の(A)はパッケージの表面にガラス板
を接着した構造の従来の光検出半導体装置の一例を示す
平面図、(B)は同断面側面図である。この光検出半導
体装置11では図に示したように透明樹脂から成るパッ
ケージ12内に光電変換素子を形成した半導体チップ1
4が収容され、そして、パッケージ12の表面に、無反
射コート膜を表面に形成して反射率を抑えたガラス板1
6が接着されている。なお、パッケージ12の両側には
端子18が配列され、各端子18はパッケージ12内で
半導体チップ14に電気的に接続されている。しかし、
このような光検出半導体装置11を製造するためには、
無反射コート膜を形成したガラス板16を用意しなけれ
ばならず、またガラス板16を接着する工程も必要とな
るため、製造コストの大幅な増大を伴う。
【0010】さらに、樹脂パッケージの厚さを薄くする
ことで、光の減衰を抑えるという方法も考えられるが、
パッケージ12の機械的強度が低下するため信頼性が損
なわれるという問題がある。本発明はこのような問題を
解決するためになされたもので、その目的は、短波長の
光に対しても良好な光感度を備え、かつ低コストで製造
できる光検出半導体装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、光電変換素子を含む半導体チップを透明な樹
脂パッケージに収容した光検出半導体装置であって、前
記光電変換素子前方の前記パッケージの表面に無反射コ
ート膜が形成されていることを特徴とする。このように
本発明では、光電変換素子前方のパッケージの表面に無
反射コート膜が形成されているので、半導体チップ上の
光電変換素子に入射する光は、パッケージの表面で、ご
くわずかしか反射せず、光は有効に光電変換素子に入射
して光感度が向上する。その結果、波長の短い光を検出
する場合の光感度の低下を補うことができる。そして、
パッケージの表面に無反射コート膜を形成するのみであ
り、従来のように無反射コート膜を形成したガラス板は
不要であるから、製造コストの点で有利である。また、
パッケージは従来通りの厚さでよいため、パッケージの
強度が低下することもない。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1の(A)は、本発明に
よる光検出半導体装置の一例を示す平面図、(B)は同
断面側面図である。図中、図2と同一の要素には同一の
符号が付されている。本実施の形態例の光検出半導体装
置2は、たとえば光ディスク装置に組み込んで光ディス
クからの反射光を受光し電気信号を生成するものであ
り、図1に示したように、光電変換素子(たとえばPI
N型フォトダイオード)を含む半導体チップ14を、ト
ランスファーモールド法により透明な樹脂パッケージ1
2に収容して構成されている。そして、本実施の形態例
では、半導体チップ14の光電変換素子前方のパッケー
ジ12の表面全体に無反射コート膜4が形成されてい
る。なお、図1の(B)では、分かり易くするため、無
反射コート膜4は実際より厚く示されている。
【0013】無反射コート膜4は、本実施の形態例で
は、一例として複数の酸化シリコン層および窒化シリコ
ン層を交互に積層し数十nmの厚さに形成されて、40
0nm近辺の波長の光に対して反射率を低下させる作用
を有している。無反射コート膜は、具体的には、周知の
スパッタリング法や低温蒸着法などにより形成すること
ができる。
【0014】このように本実施の形態例では、光電変換
素子(半導体チップ14)前方のパッケージ12の表面
に無反射コート膜4が形成されているので、半導体チッ
プ14上の光電変換素子に入射する光は、パッケージ1
2の表面部で、ごくわずかしか反射せず、光は有効に光
電変換素子に入射して光感度が向上する。その結果、波
長の短い光を検出する場合の光感度の低下を補うことが
できる。そして、パッケージ12の表面に無反射コート
膜4を形成するのみであり、従来のように無反射コート
膜を形成したガラス板は不要であるから、製造コストの
点で有利である。また、パッケージ12は従来通りの厚
さでよいため、パッケージ12の強度が低下することも
ない。
【0015】なお、本実施の形態例では、無反射コート
膜は、上述のように酸化シリコンおよび窒化シリコンを
積層した構造であるとしたが、要求される性能水準によ
っては、上記いずれか一方の材料、あるいは他の単一材
料による膜を用いることも可能である。また、無反射コ
ート膜の厚さは、材料やレーザ光の波長に応じて適切に
設定すべきものである。また、本実施の形態例では無反
射コート膜4はパッケージ12の表面全体に形成されて
いるとしたが、無反射コート膜は半導体チップ14前方
の一部の箇所にのみ形成しても、同様の効果が得られ
る。
【0016】
【実施例】エポキシ樹脂による樹脂パッケージでは、波
長が400nmの光に対し、パッケージ表面での反射率
は上述のように0.053(5.3%)であるが、パッ
ケージ表面に無反射コート膜を形成した本実施の形態例
では、この反射率は実測の結果、0.002(0.2
%)に減少した。これにより、波長400nmにおける
光感度が、従来の0.233A/Wから、0.246A
/Wへと向上することが実測により確認できた。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光電変換
素子を含む半導体チップを透明な樹脂パッケージに収容
した光検出半導体装置であって、前記光電変換素子前方
の前記パッケージの表面に無反射コート膜が形成されて
いることを特徴とする。このように本発明では、光電変
換素子前方のパッケージの表面に無反射コート膜が形成
されているので、半導体チップ上の光電変換素子に入射
する光は、パッケージの表面で、ごくわずかしか反射せ
ず、光は有効に光電変換素子に入射して光感度が向上す
る。その結果、波長の短い光を検出する場合の光感度の
低下を補うことができる。そして、パッケージの表面に
無反射コート膜を形成するのみであり、従来のように無
反射コート膜を形成したガラス板は不要であるから、製
造コストの点で有利である。また、パッケージは従来通
りの厚さでよいため、パッケージの強度が低下すること
もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は、本発明による光検出半導体装置の一
例を示す平面図、(B)は同断面側面図である。
【図2】(A)はパッケージの表面にガラス板を接着し
た構造の従来の光検出半導体装置の一例を示す平面図、
(B)は同断面側面図である。
【符号の説明】
2……光検出半導体装置、4……無反射コート膜、11
……光検出半導体装置、12……パッケージ、14……
半導体チップ、16……ガラス板、18……端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2K009 AA03 BB11 CC01 CC03 DD03 DD04 FF01 FF02 4M118 AA01 AB10 BA02 CA02 CA05 HA07 HA12 5F088 AA03 BA01 BB03 BB10 HA01 JA02 JA06 JA20 LA01 LA03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電変換素子を含む半導体チップを透明
    な樹脂パッケージに収容した光検出半導体装置であっ
    て、 前記光電変換素子前方の前記パッケージの表面に無反射
    コート膜が形成されていることを特徴とする光検出半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 前記無反射コート膜は400nm近辺の
    波長の光に対して反射率を低下させる作用を有すること
    を特徴とする請求項1記載の光検出半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記無反射コート膜の材料は酸化シリコ
    ンおよび窒化シリコンのうちの少なくとも一方を含むこ
    とを特徴とする請求項1記載の光検出半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記無反射コート膜は、酸化シリコン層
    および窒化シリコン層を交互に積層して形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の光検出半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記無反射コート膜の厚さは数十nmで
    あることを特徴とする請求項3または4に記載の光検出
    半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記光電変換素子はフォトダイオードで
    あることを特徴とする請求項1記載の光検出半導体装
    置。
  7. 【請求項7】 前記フォトダイオードはPIN型フォト
    ダイオードであることを特徴とする請求項6記載の光検
    出半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記樹脂パッケージはトランスファーモ
    ールド法により形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の光検出半導体装置。
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