JP2010074097A - 可視域光測定装置及び可視域光測定装置の製造方法 - Google Patents

可視域光測定装置及び可視域光測定装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきを抑えることができる。
【解決手段】同一ロットで多数のセンサを製造し、製造された多数のセンサの中からサンプルとして複数個のセンサを取り出し、任意の直列回路内の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断することにより直列回路の各々を非導通状態とし、かつトータル面積係数ｍが各々異なる複数種類のセンサを用意する。そして、複数種類のセンサの全てに対して、光を照射して出力される光電流値を測定し、測定された光電流値の最高値を基準値とした場合の各光電流値の相対値を求める。次に、人間の視感度特性に最も近い相対値をもつセンサを１つ選択し、サンプルとして取り出されなかったセンサのトータル面積係数ｍを当該センサと同一となるように第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断する。
【選択図】図５

Description

本発明は、可視域光測定装置及び可視域光測定装置の製造方法に係り、特に、ホトダイオードが本来有している赤外領域の感度を低下させて可視域光を測定するための可視域光測定装置及びこの可視域光測定装置を製造する可視域光測定装置の製造方法に関する。
従来より、ホトダイオードの分光感度を人間の視感度に合わせる場合に、赤外光を遮光する光学フィルタを光入射面に設けることが行われている（特許文献１）。
また、２つのホトダイオードの一方に照射される可視域の光を遮光し、赤外光のみを透過させる光学フィルタを設け、２つのホトダイオードからの出力電流を減算し、ホトダイオードの赤外域の感度を低下することが行われている（特許文献２）。
特開２００５−３３７８２７ 特開２００６−３３２２２６
しかしながら、特許文献１に記載の分光感度調整方法では、フィルタが高価であるためチップコストが上昇すると共に、トランジスタの製造プロセスのばらつきに起因する閾値電圧のばらつきによる出力電圧の変動を防止することができない、という問題がある。
また、特許文献２に記載の分光感度調整方法では、ホトダイオードの電流値の差分で分光感度を調整することは、得られる電流を調整しているにすぎず、ダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきを抑えることができない、という問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきを抑えることができる可視域光測定装置及び可視域光測定装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る可視域光測定装置は、第１のノードと第１電源ノードとの間に電気的に接続されると共に、赤外域に分光感度を有する第１のホトダイオードと、前記第１のノードと第２電源ノードとの間に電気的に接続されると共に、可視域の分光感度が赤外域の分光感度より大きい第２のホトダイオードと、を備え、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードの少なくとも一方が複数で構成され、前記第１のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のノード及び前記第１電源ノードの少なくとも一方との接続を制御する第１のヒューズを備え、前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のノード及び前記第２電源ノードの少なくとも一方との接続を制御する第２のヒューズを備えている。
また、請求項２記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続している。
また、請求項３記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのカソードを前記第１電源ノードに接続し、前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続している。
請求項２及び請求項３記載の発明の複数の第１のホトダイオード及び１個の第２のホトダイオードでは、光が照射されると受光量に応じた光電流が発生する。１個の第２のホトダイオードを流れる光電流値と複数の第１のホトダイオードを流れる光電流値の総和との減算が行われることで、赤外域の分光感度が除去され、可視域光を測定することができる。
また、任意の第１のヒューズを切断することで、切断された第１のヒューズと接続されている第１のホトダイオードから発生する光電流値を下げること、又は切断された第１のヒューズと接続されている第１のホトダイオードから発生する光電流が第２のホトダイオードへ流れることを抑えることができ、第１のホトダイオード及び第２のホトダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができる。
また、請求項４記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続し、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続すると共に、一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続している。
請求項４記載の発明に係る可視域光測定装置では、任意の第１のヒューズを切断することで、切断されたヒューズと接続されている第１のホトダイオードから発生する光電流が第２のホトダイオードへ流れることを抑えることができると共に、電源消費電流を抑えることができ、請求項２及び請求項３の発明と同様に第１のホトダイオード及び第２のホトダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができる。
また、請求項５記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを第１電源ノードに接続し、前記第２のホトダイオードのアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続している。
また、請求項６記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを前記第１電源ノードに接続し、前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続すると共に、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続している。
請求項５及び請求項６記載の発明の１個の第１のホトダイオード及び複数の第２のホトダイオードでは、光が照射されると受光量に応じた光電流が発生する。複数の第２のホトダイオードを流れる光電流値と１個の第１のホトダイオードを流れる光電流値の総和との減算が行われることで、赤外域の分光感度が除去され、可視域光を測定することができる。
また、任意の第２のヒューズを切断することで、切断された第２のヒューズと接続されている第２のホトダイオードから発生する光電流値を下げること、又は切断された第２のヒューズと接続されている第２のホトダイオードから発生する光電流が第２電源ノードへ流れることを抑えることができ、第１のホトダイオード及び第２のホトダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができる。
また、請求項７記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを前記第１電源ノードに接続し、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続している。
請求項７記載の発明に係る可視域光測定装置では、任意の第２のヒューズを切断することで、切断された第２のヒューズと接続されている第２のホトダイオードから発生する光電流が第２電源ノードへ流れることを抑えることができると共に、電源消費電流を抑えることができ、請求項５及び請求項６の発明と同様に第１のホトダイオード及び第２のホトダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができる。
また、請求項８記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続し、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続している。
また、請求項９記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のホトダイオードのカソードを前記第１電源ノードに接続し、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続し、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続している。
また、請求項１０記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続すると共に、一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続し、前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続している。
また、請求項１１記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードから発生する電流を増幅させる論理回路を更に備え、前記第１のヒューズを前記第１のホトダイオードに接続し、前記第２のヒューズを前記第２のホトダイオードに接続し、前記第１のヒューズ及び前記第２のヒューズを前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードと前記論理回路との間に配置している。
また、請求項１２記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記論理回路、前記第１のヒューズ、及び前記第２のヒューズを覆うように配置され、かつ外部から照射される光を遮光する遮光メタルを更に備えている。
請求項１１及び請求項１２記載の発明に係る可視域光測定装置では、第１のヒューズ、第２のヒューズ、及び論理回路を遮光メタルで覆うことで、外部からの光が論理回路に入射し、論理回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、請求項１３記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記遮光メタルは、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードと前記論理回路との間と対応する位置に開口部を更に備え、前記第１のヒューズ及び前記第２のヒューズを、前記遮光メタルの開口部と対応する位置に配置している。
請求項１３記載の発明に係る可視域光測定装置では、第１のヒューズ及び第２のヒューズを遮光メタルの開口部と対応する位置に配置することで、第１のヒューズ及び第２のヒューズの切断を容易に行うことができる。
また、請求項１４記載の発明に係る可視域光測定装置は、前記遮光メタルと対応する位置に配置され、かつ前記遮光メタルの開口部に対して斜めに入射する外部からの光を遮光するコンタクトメタルを更に備えている。
請求項１４記載の発明に係る可視域光測定装置では、遮光メタルと対応する位置に配置にコンタクトメタルを配置することで、遮光メタルの開口部に対して斜めから入射する光を遮光することができるので、論理回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、請求項１５記載の発明に係る可視域光測定装置の製造方法は、請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の可視域光測定装置をサンプルとして複数個製造し、切断個数を異ならせて前記複数のサンプル各々のヒューズを切断し、ヒューズが切断された可視域光測定装置の出力波形を測定し、ヒューズが切断されていない可視域光測定装置において、目的とする出力波形が得られたサンプルの切断箇所及び個数と同一のヒューズを切断して、目的とする可視域光測定装置を製造する。
請求項８〜請求項１５の発明によれば、任意のヒューズを切断することで、第１のホトダイオードから発生する光電流値の総和及び第２のホトダイオードから発生する光電流値の総和を調整することができ、第１のホトダイオード及び第２のホトダイオードの分光感度の製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができると共に、外部からの光によって論理回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、ヒューズの切断個所によっては、電源消費電流を抑えることもできる。
以上説明したように本発明によれば、任意のヒューズを切断し、第２のホトダイオードの光電流値の総和と第１のホトダイオードの光電流値の総和との差分を調整することで、第２のホトダイオード及び第１のホトダイオードの製造プロセスのばらつきに起因する出力の変動を抑制し、人間の視感度に合わせた分光感度を得ることができると共に、外部からの光によって論理回路の動作が不安定になることを防ぐことができるという効果が得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、第１の実施の形態に係る照度センサ１０は、光検出回路１２と、電流増幅回路１４とから構成され、半導体基板１６に形成されている。
光検出回路１２は、可視域及び赤外域に分光感度特性をもち、可視域の分光感度特性が赤外域の分光感度特性よりも大きく、かつ受光量に応じた光電流を発生するｎ（ｎは自然数で、例えばｎ＝３とすることができる）個の赤外線ホトダイオード２２と可視域の分光感度特性が赤外域の分光感度特性よりも大きく、分光感度特性が赤外線ホトダイオード２２の分光感度特性より良好で、かつ受光量に応じた光電流を発生する１個のホトダイオード２４とを備えている。
図４に示すように、赤外線ホトダイオード２２は、各々分光感度が最も高くなるときの波長が、ホトダイオード２４の分光感度が最も高くなるときの波長よりも、例えば約２倍高くなるように構成されている。また、赤外線ホトダイオード２２の各々の分光感度は、赤外線ホトダイオード２２の各々のＰＮ接合部の製造方法を同一とすることにより、赤外線ホトダイオード２２のＰＮ接合部の面積と比例関係を持つように構成されている。
電流増幅回路１４は、光検出回路１２と接続され、光検出回路１２から出力された光電流を電圧へ変換する。
遮光メタル２８は、電流増幅回路１４と赤外線ホトダイオード２２との間と対応する位置に２ｎ個の開口部２６を備え、電流増幅回路１４に光が照射されないように電流増幅回路１４を覆うように形成されている。
半導体基板１６と遮光メタル２８との間で、かつ遮光メタル２８と対応する位置には、開口部２６に対して斜めから入射する光を遮光するコンタクトメタル２９が形成されている。
遮光メタル２８とコンタクトメタル２９との間で、かつ開口部２６の各々と対応する位置には、図２及び図３に示すように各開口部と対応する位置に１つずつ設けられたｎ個の第１のメタルヒューズ３０及びｎ個の第２のメタルヒューズ３２が配置されている。
次に、照度センサ１０の回路構成について図５を用いて説明する。
ＰＮ接合で構成されたｎ個の赤外線ホトダイオード２２のカソードの各々には、第１のメタルヒューズ３０の一端が接続され、アノードの各々には第２のメタルヒューズ３２の一端が接続されて直列回路が構成され、この直列回路が並列に接続されている。また、ｎ個の第１のメタルヒューズ３０の他端の各々には、電源ノードＶＤＤを介して図示されていない正電源が逆バイアス接続され、ｎ個の第２のメタルヒューズ３２の他端の各々には、ノードａが接続されている。
ＰＮ接合で構成された１個のホトダイオード２４のカソードがノードａに接続され、アノードがグランドＧＮＤに接続されている。
この光検出回路１２では、レーザを使用して任意の直列回路内の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２の両方を切断することで、ホトダイオード２４のＰＮ接合面積に対する、レーザで切断されていない第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２に接続されている赤外線ホトダイオード２２のＰＮ接合面積の合計値との比、すなわち面積係数（以下、トータル面積係数ｍとする。）を調整することができる。
電流増幅回路１４は、オペアンプ３６と抵抗３８とから構成され、オペアンプ３６の反転入力端子は、ノードａと接続され、非反転入力端子は、一定の基準電圧が供給されるように図示されていない定電圧電源に接続されている。抵抗３８の一端は、反転入力端子に接続され、他端は出力端子に接続されている。
次に、本実施の形態の照度センサ１０の動作について説明する。
ｎ個の赤外線ホトダイオード２２及び１個のホトダイオード２４に光を照射すると、受光量に応じた光電流が発生する。
ｎ個の赤外線ホトダイオード２２の各々で発生する光電流をＩＩＲ１〜ＩＩＲｎ、ＩＩＲ１〜ＩＩＲｎの総和をＩＩＲとし、１個のホトダイオード２４で発生する光電流をＩＶＩＳとすると、ＩＶＩＳ＞ＩＩＲの場合、ノードａと電流増幅回路１４の入力側との間の電流値Ｉは、キルヒホッフの法則よりＩ＝ＩＶＩＳ−ＩＩＲとなり、電流の向きは、電流増幅回路１４から引き出す方向となる。
電流増幅回路１４の出力端子からの出力電圧は、出力電圧をＶｏ、抵抗３８の抵抗をＲとすると近似的に、
Ｖｏ＝−Ｒ×Ｉとなる。
次に、本実施の形態において目的とする分光感度特性を有する照度センサの製造方法について説明する。
まず、同一ロットで多数のセンサを製造し、製造された多数のセンサの中からサンプルとして複数個（最大ｎＣ１＋ｎＣ２＋・・・ｎＣｎ−１個）のセンサを取り出し、任意の直列回路内の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断することにより直列回路の各々を非導通状態とし、異なる個数の非導通状態の直列回路を備え、かつトータル面積係数ｍが各々異なる複数種類のセンサを用意する。
そして、図６に示すようにヒューズを切断した複数種類のセンサの全てに対して、光を照射して出力される光電流値を測定し、複数種類のセンサの各々について、測定された光電流値の最高値を基準値（例えば、１）とした場合の各光電流値の相対値を求める。
次に、この相対値に基づいて人間の視感度特性に最も近い相対値をもつセンサを１つ選択し、同一ロットで製造された多数のセンサのうち、サンプルとして取り出されなかったセンサのトータル面積係数ｍを人間の視感度特性に最も近い相対値を持つセンサと同一となるように第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断する。
次に、本実施の形態において、赤外線ホトダイオード２２を３個用いた場合を例にして具体的に説明する。
図７に示すように、照度センサ１０は、赤外線ホトダイオード２２が３個用いられ、それぞれの面積係数が０．４、０．３５、及び０．３となるようにレイアウトされ、各々のカソードが第１のメタルヒューズ３０と接続され、アノードが第２のメタルヒューズ３２と接続されている。
次に、図７の照度センサを用いて目的とする分光感度特性を備えた照度センサの製造方法を説明する。
まず、同一ロットで多数のセンサを製造し、製造された多数のセンサの中からサンプルとして６個（３Ｃ１＋３Ｃ２）のセンサを取り出し、第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断しない状態（例えば、トータル面積係数ｍ＝１．０５の場合）で可視域の青及び緑のＬＥＤからの光を照射しても光電流がほとんど出力されない場合には、出力される光電流値を上昇させるために次のように第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２の１対の切断を行う。
サンプルとして、トータル面積係数ｍを例えば０．３、０．３５、０．４、０．６５、０．７、及び０．７５となるように第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断した６個のセンサ（１対のヒューズを１つ切断した３種のセンサ、１対のヒューズを２つ切断した３種のセンサの６個）を用意し、各センサに光を照射する。
まず、トータル面積係数ｍ＝０．４のセンサに光を照射した場合、赤ＬＥＤから光を照射し、得られた光電流値が規定値以上であれば、光電流値を下げるためにトータル面積係数ｍ＞０．４のセンサを選択する。ここでは、トータル面積係数ｍ＝０．６５のセンサを選択する。
次に、橙ＬＥＤから光を照射し、得られた光電流値が規定値以上であれば、光電流値を下げるためにトータル面積係数ｍ＞０．６５のセンサを選択する。ここでは、トータル面積係数ｍ＝０．７のセンサを選択する。
そして、橙ＬＥＤから光を照射し、光電流値が規定値以上であれば、トータル面積係数ｍ＝０．７５のセンサを選択する。
また、光電流値が規定値より低い場合は、赤ＬＥＤから光を照射し、光電流値が規定値より低い場合、トータル面積係数ｍ＝０．７のセンサを選択する。
なお、青及び緑のＬＥＤについても同様に、センサが、光照射量によって発生する光電流が規定値より低いか確認するために使用される。
以上説明したように、本実施の形態に係る照度センサは、任意の第１のヒューズ及び第２のヒューズの１対を切断し、出力される光電流値を規定値より低くなるように調整したので、電源消費電流が抑えられると共に赤外線ホトダイオード及びホトダイオードの製造プロセスのばらつきによる分光感度のばらつきを抑え、人間の視感度特性に近い分光感度特性を得ることができる。
なお、本実施の形態では、赤外線ホトダイオードのカソードに第１のメタルヒューズを接続し、アノードに第２のメタルヒューズを接続した場合を説明したが、第２のメタルヒューズ３２を省略し、図８に示すように、赤外線ホトダイオード２２のカソードに第１のメタルヒューズ３０を接続し、赤外線ホトダイオード２２のアノードにホトダイオード２４のカソードを接続していてもよい。
また、第１のメタルヒューズ３０を省略し、赤外線ホトダイオード２２の各々のカソードを電源ノードＶＤＤに接続してもよい。
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と対応する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、第２の実施の形態に係る照度センサ１０は、第１の実施の形態の電流増幅回路１４に代えて対数変換回路４２が用いられている。
対数変換回路４２は、オペアンプ４４とＮＭＯＳトランジスタ４６とから構成され、オペアンプ４４の反転入力端子は、ノードａと接続され、非反転入力端子は、一定の基準電圧が供給されるように図示されていない定電圧電源に接続されている。
ＮＭＯＳトランジスタ４６のゲート及びドレインは出力端子に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ４６は、ゲートとドレインが短絡されていることで、互いに同じ特性のダイオードとして機能する。ＮＭＯＳトランジスタ４６のソースは、オペアンプ４４の反転入力端子に接続されている。
次に、第２の実施の形態に係る照度センサ１０の動作について説明する。
ＩＶＩＳ＞ＩＩＲの場合、ノードａと対数変換回路４２の入力側との間の電流値Ｉは、Ｉ＝ＩＶＩＳ−ＩＩＲとなり、電流の向きは、対数変換回路４２から引き出す方向となる。
対数変換回路４２の出力端子からの出力電圧は、出力電圧をＶｏ、逆電圧飽和電流をＩｓ、電荷量をｑ、ボルツマン定数をｋ、及び絶対温度をＴとすると近似的に、
Ｖｏ＝ｋＴ／ｑ×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）となる。
目的とする分光感度特性を有する照度センサの製造方法は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
本実施の形態に係る照度センサは、任意の第１のヒューズ及び第２のヒューズの１対を切断し、出力される光電流値を規定値より低くなるように調整するので、電源消費電流が抑えられると共に赤外線ホトダイオード及びホトダイオードの製造プロセスのばらつきによる分光感度のばらつきを抑え、人間の視感度特性に近い分光感度特性を得ることができる。
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態で説明したのと同様に赤外線ホトダイオード２２の各々に第１のメタルヒューズ３０と第２のメタルヒューズ３２とのどちらか１つだけを接続してもよい。
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と対応する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように第３の実施の形態に係る照度センサ１０は、第１の実施の形態のホトダイオード２４がｎ個用いられている。
ｎ個のホトダイオード２４のカソードの各々には第３のメタルヒューズ４８の一端が接続され、アノードの各々には第４のメタルヒューズ５０の一端が接続されて直列回路が構成され、この直列回路が並列に接続されている。また、ｎ個の第３のメタルヒューズ４８の他端の各々は、ノードａに接続され、ｎ個の第４のメタルヒューズ５０の他端の各々はグランドＧＮＤに接続されている。
また、光検出回路１２は、レーザを使用して任意の第１のメタルヒューズ３０、第２のメタルヒューズ３２、第３のメタルヒューズ４８、及び第４のメタルヒューズ５０を切断することで、トータル面積係数ｍを調整することができる。
次に、第３の実施の形態において目的とする分光感度特性を備えた照度センサの製造方法について説明する。
まず、同一ロットで多数のセンサを製造し、製造された多数のセンサの中からサンプルとして複数個（最大（ｎＣ１＋ｎＣ２＋・・・ｎＣｎ−１）２個）のセンサを取り出し、任意の１対の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２、並びに１対の第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０を切断することにより目的とする直列回路の各々を非導通状態とし、異なる個数の非導通状態の直列回路を備え、かつトータル面積係数ｍが各々異なる複数種類のセンサを用意する。
そして、複数種類のセンサの全てについて、光を照射して出力される光電流値を測定し、複数種類のセンサの各々について、測定された光電流値の最高値を１とした場合の各光電流値の相対値を求める。
次に、人間の視感度特性に最も近い相対値をもつセンサを選択し、同一ロットで製造された多数のセンサのうち、サンプルとして取り出されなかったセンサのトータル面積係数ｍを人間の視感度特性に最も近い相対値を持つセンサと同一となるように１対の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２、並びに１対の第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０を切断する。
次に、本実施の形態において赤外線ホトダイオード２２及びホトダイオード２４をそれぞれ３個ずつ用いた場合を例にして具体的に説明する。
図１１に示すように、照度センサ１０は、赤外線ホトダイオード２２及びホトダイオード２４がそれぞれ３個ずつ用いられ、それぞれの面積係数が０．４、０．３５、及び０．３となるようにレイアウトされ、赤外線ホトダイオード２２の各々のカソードが第１のメタルヒューズ３０と接続され、アノードが第２のメタルヒューズ３２と接続され、ホトダイオード２４の各々のカソードが第３のメタルヒューズ４８と接続され、アノードが第４のメタルヒューズ５０と接続されている。
次に、目的とする分光感度特性を備えた照度センサの製造方法を説明する。
まず、同一ロットで多数のセンサを製造し、製造された多数のセンサの中からサンプルとして３６個（（３Ｃ１＋３Ｃ２）２）のセンサを取り出し、１対の第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２、並びに１対の第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０を切断しない状態（例えば、トータル面積係数ｍ＝１．０５の場合）で可視域の青及び緑のＬＥＤから光を照射しても光電流がほとんど出力されない場合には、出力される光電流値を上昇させるために第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２の切断を行う。
サンプルとして、トータル面積係数ｍを例えば０．３、０．３５、０．４、０．６５、０．７、及び０．７５となるように第１のメタルヒューズ３０及び第２のメタルヒューズ３２を切断した６個のセンサ（１対のヒューズを１つ切断した３種のセンサ、１対のヒューズを２つ切断した３種のセンサの６個）を用意し、各センサに光を照射する。
まず、トータル面積係数ｍ＝０．４のセンサに赤ＬＥＤから光を照射し、得られた光電流値が規定値以上であれば、光電流値を下げるためにトータル面積係数ｍ＞０．４のセンサを選択する。ここでは、トータル面積係数ｍ＝０．６５のセンサを選択する。
また、トータル面積係数ｍ＝０．４のセンサの第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０の１対を切断してトータル面積係数ｍ＞０．４となるように調整するようにしてもよい。
次に、橙ＬＥＤから光を照射し、得られた光電流値が規定値以上であれば、光電流値を下げるためにトータル面積係数ｍ＞０．６５のセンサを選択する。ここでは、トータル面積係数ｍ＝０．７のセンサを選択する。
なお、トータル面積係数ｍ＝０．６５のセンサの第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０の１対を切断してトータル面積係数ｍ＞０．６５となるように調整してもよい。
そして、橙ＬＥＤから光を照射し、光電流値が規定値以上であれば、トータル面積係数ｍ＝０．７５のセンサを選択するか、又はトータル面積係数ｍ＝０．７のセンサの第３のメタルヒューズ４８及び第４のメタルヒューズ５０を切断してトータル面積係数ｍ＝０．７５となるように調整する。
また、光電流値が規定値より低い場合は、赤ＬＥＤから光を照射し、光電流値が規定値より低い場合、トータル面積係数ｍ＝０．７のセンサを選択する。
なお、青及び緑のＬＥＤについても同様に、センサが、光照射量によって発生する光電流が規定値より低いか確認するために使用される。
以上説明したように、本実施の形態に係る照度センサは、任意の第１のヒューズ及び第２のヒューズの１対を切断し、さらに第３のメタルヒューズ及び第４のメタルヒューズの１対を切断することで、トータル面積係数ｍを大きくし、出力される光電流値を規定値より低くなるように調整するので、赤外線ホトダイオード及びホトダイオードの製造プロセスのばらつきによる分光感度のばらつきを抑え、人間の視感度特性に近い分光感度特性を得ることができると共に、一度下げたトータル面積係数ｍの値を再び上げることができるので、より精度の高い調整が可能となる。
なお、本実施の形態では、赤外線ホトダイオード２２のカソードに第１のメタルヒューズ３０が接続され、アノードに第２のメタルヒューズ３２が接続され、ホトダイオード２４のカソードに第３のメタルヒューズ４８が接続され、アノードに第４のメタルヒューズ５０が接続された場合を説明したが、赤外線ホトダイオード２２に第１のメタルヒューズ３０と第２のメタルヒューズ３２とのどちらか１つだけが接続され、かつホトダイオード２４に第３のメタルヒューズ４８と第４のメタルヒューズ５０とのどちらか１つだけが接続されていてもよい。例えば、図１２に示すように赤外線ホトダイオード２２のカソードに第１のメタルヒューズ３０が接続され、赤外線ホトダイオード２２のアノードにホトダイオード２４のカソードが接続され、ホトダイオード２４のアノードに第４のメタルヒューズ５０が接続されていてもよい。
また、本実施の形態では、ホトダイオード２４の数及び赤外線ホトダイオード２２の数が同一の場合を説明したが、ホトダイオード２４の数が赤外線ホトダイオード２２の数と異なってもよい。例えば、赤外線ホトダイオード２２を１個用い、ホトダイオード２４を３個用いて、赤外線ホトダイオード２２のカソードを電源ノードＶＤＤに接続し、アノードをノードａに接続してもよい。
本実施の形態において、電流増幅回路１４に代えて第２の実施の形態で説明した対数変換回路４２を用いてもよい。
また、ホトダイオード２４のＰＮ接合面積は、全て同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。
なお、上記第１の実施の形態〜第３の実施の形態では、赤外線ホトダイオード２２のＰＮ接合面積は全て同一であってもよい。
本発明に係る可視域光測定装置の斜視図である。 本発明に係る可視域光測定装置の上面図である。 図３（Ａ）は、図２の可視域光測定装置のＡ−Ａ’断面図であり、図３（Ｂ）は、図２の可視域光測定装置のＢ−Ｂ’断面図断面図である。 第１の実施の形態に係る赤外線ホトダイオード２２及びホトダイオード２４の分光感度特性を示す波形図である。 第１の実施の形態に係る可視域光測定装置の回路図である。 第１の実施の形態に係る可視域光測定装置の任意のメタルヒューズを切断したときの光電流値の最高値を１としたときの相対値及び人の視感度特性を示す波形図である。 第１の実施の形態に係る可視域光測定装置における赤外線ホトダイオード２２を３個用いた場合の回路図である。 第１の実施の形態に係る可視域光測定装置の変形例である。 第２の実施の形態に係る可視域光測定装置の回路図である。 第３の実施の形態に係る可視域光測定装置の回路図である。 第３の実施の形態に係る可視域光測定装置における赤外線ホトダイオード２２及びホトダイオード２４を３個用いた場合の回路図である。 第３の実施の形態に係る可視域光測定装置の変形例である。
符号の説明
１０ 照度センサ
１２ 光検出回路
１４ 電流増幅回路
１６ 半導体基板
２２ 赤外線ホトダイオード
２４ ホトダイオード
２６ 開口部
２８ 遮光メタル
２９ コンタクトメタル
３０ 第１のメタルヒューズ
３２ 第２のメタルヒューズ
３６ オペアンプ
３８ 抵抗
４２ 対数変換回路
４４ オペアンプ
４６ ＮＭＯＳトランジスタ
４８ 第３のメタルヒューズ
５０ 第４のメタルヒューズ
ＶＤＤ 電源ノード

Claims (15)

  1. 第１のノードと第１電源ノードとの間に電気的に接続されると共に、赤外域に分光感度を有する第１のホトダイオードと、
    前記第１のノードと第２電源ノードとの間に電気的に接続されると共に、可視域の分光感度が赤外域の分光感度より大きい第２のホトダイオードと、を備え、
    前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードの少なくとも一方が複数で構成され、
    前記第１のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のノード及び前記第１電源ノードの少なくとも一方との接続を制御する第１のヒューズを備え、
    前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、前記第１のノード及び前記第２電源ノードの少なくとも一方との接続を制御する第２のヒューズを備え、
    ることを特徴とする可視域光測定装置。
  2. 前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、
    前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  3. 前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのカソードを前記第１電源ノードに接続し、
    前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  4. 前記第１のホトダイオードが複数で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが１個で構成される場合は、
    前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続し、かつアノードを前記第２電源ノードに接続し、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続すると共に、一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  5. 前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを前記第１電源ノードに接続し、
    前記第２のホトダイオードのアノードを前記第２電源ノードに接続すると共に、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  6. 前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを前記第１電源ノードに接続し、
    前記第２のホトダイオードのカソードを前記第１のノードに接続すると共に、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  7. 前記第１のホトダイオードが１個で構成され、かつ前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、かつカソードを前記第１電源ノードに接続し、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  8. 前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのアノードを前記第１のノードに接続し、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続し、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  9. 前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のホトダイオードのカソードを前記第１電源ノードに接続し、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続し、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  10. 前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードが複数で構成される場合は、
    前記第１のヒューズの一端を前記第１のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１電源ノードに接続すると共に、一端を前記第１のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続し、
    前記第２のヒューズの一端を前記第２のホトダイオードのカソードに接続し、かつ他端を前記第１のノードに接続すると共に、一端を前記第２のホトダイオードのアノードに接続し、かつ他端を前記第２電源ノードに接続したことを特徴とする請求項１記載の可視域光測定装置。
  11. 前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードから発生する電流を増幅させる論理回路を更に備え、
    前記第１のヒューズを前記第１のホトダイオードに接続し、前記第２のヒューズを前記第２のホトダイオードに接続し、前記第１のヒューズ及び前記第２のヒューズを前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードと前記論理回路との間に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の可視域光測定装置。
  12. 前記論理回路、前記第１のヒューズ、及び前記第２のヒューズを覆うように配置され、かつ外部から照射される光を遮光する遮光メタルを更に備えたことを特徴とする請求項１１記載の可視域光測定装置。
  13. 前記遮光メタルは、前記第１のホトダイオード及び前記第２のホトダイオードと前記論理回路との間と対応する位置に開口部を更に備え、
    前記第１のヒューズ及び前記第２のヒューズを、前記遮光メタルの開口部と対応する位置に配置したことを特徴とする請求項１２記載の可視域光測定装置。
  14. 前記遮光メタルと対応する位置に配置され、かつ前記遮光メタルの開口部に対して斜めに入射する外部からの光を遮光するコンタクトメタルを更に備えたことを特徴とする請求項１３記載の可視域光測定装置。
  15. 請求項１〜請求項１４のいずれか１項記載の可視域光測定装置をサンプルとして複数個製造し、
    切断個数を異ならせて前記複数のサンプル各々のヒューズを切断し、
    ヒューズが切断された可視域光測定装置の出力波形を測定し、
    ヒューズが切断されていない可視域光測定装置において、目的とする出力波形が得られたサンプルの切断箇所及び個数と同一のヒューズを切断して、目的とする可視域光測定装置を製造する可視域光測定装置の製造方法。
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