JP2018025408A - 光検出装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
たとえば、特許文献1は、複数のセンサを有する基板と、基板上でセンサを覆う赤外線カットフィルタと、赤外線カットフィルタ上の可視光線フィルタとを含む、光電子センサを開示している。赤外線カットフィルタは、たとえば、約50層の誘電体膜を積層した多層膜からなる。
また、この発明の一実施形態は、赤外線の影響を排除または低減して可視光波長域の光信号を検出する一方で、赤外線成分の検出も良好に行える光検出装置を備えた電子機器を提供する。
この発明の一実施形態では、前記第1カラーフィルタは、青色フィルタ、緑色フィルタまたは赤色フィルタを含み、前記第2カラーフィルタは、赤色フィルタを含み、前記第3カラーフィルタは、青色フィルタまたは緑色フィルタを含む。
青色フィルタまたは緑色フィルタを透過する光の分光感度曲線は、青色または緑色の波長域、および赤外線の波長域のそれぞれに、互いに独立したピークを持つ。赤色フィルタを透過する光の分光感度曲線は、赤色の波長域から赤外線の波長域に連続した透過波長域を有している。したがって、青色フィルタまたは緑色フィルタと、赤色フィルタとで、赤外線受光部を覆うことにより、赤外線受光部に向かう可視光波長域の光を十分に減衰させることができるから、赤外線受光部は赤外線を選択的に受光できる。
クリアフィルタは、可視光波長域および赤外波長域の光を透過させる透明フィルタである。クリアフィルタは、カラーフィルタによって生じている段差を吸収して均すように形成されていることが好ましい。このようなクリアフィルタの上に赤外線カットフィルタが形成されることにより、均一で欠損のない赤外線カットフィルタを形成できる。
この発明の一実施形態では、前記光検出装置は、前記半導体基板に形成され、前記信号検出用受光部の出力信号を補正するための補正用受光部と、前記補正用受光部を覆い、可視光波長域内の前記第1の波長域とは異なる第4の波長域と赤外波長域との光を透過させる第4分光特性を有する第4カラーフィルタと、前記信号検出用受光部および前記補正用受光部に電気的に接続された演算部とをさらに含む。そして、前記第1カラーフィルタが前記補正用受光部をも覆っており、前記演算部が、前記赤外線受光部の出力信号に基づいて、前記信号検出用受光部の出力信号から赤外線の波長成分を選択的に除去または減弱させる。
前記第4の波長域は前記第2の波長域と等しくてもよい。すなわち、前記第4分光特性と前記第2分光特性とが等しくてもよい。前記第4カラーフィルタは、赤色フィルタであってもよい。
半導体基板における光の透過深さは、波長が長いほど深くなる。したがって、検出対象の光の波長に応じて適切な深さのpn接合部を使うことで、光を効率よく検出することができる。
この発明の一実施形態では、前記第1カラーフィルタが第1のカラーレジストを含む。また、前記第2カラーフィルタが第2のカラーレジストを含む。また、前記第3カラーフィルタが第3のカラーレジストを含む。
図1は、この発明の一実施形態に係る光検出装置1の電気的構成を示すブロック図である。
光検出装置1は、赤色受光部2R、緑色受光部2Gおよび青色受光部2Bと、これらの受光部2R,2G,2Bを覆う赤外線カットフィルタ3と、赤外線受光部10と、演算部4とを含む。
光検出装置1は、半導体基板8を備え、半導体基板8上に受光領域9と、ADC6等を構成する半導体素子等の機能素子が形成された機能素子領域26と、演算部4等を構成する半導体素子等の機能素子が形成された機能素子領域24と、外部電極7を構成する電極パッド27とを有している。機能素子領域26,24は、受光領域9の周囲に配置されている。電極パッド27は、半導体基板8の周縁部に配置されている。図2では明瞭化のため参照符号を省略しているが、赤色受光部2R、緑色受光部2Gおよび青色受光部2Bは、それぞれ、複数の受光部を有しており、それらが受光領域9に配列されている。
平面視四角形状の受光領域9の角部には、赤外線を受光可能な赤外線受光部10が形成されている。この実施形態では、赤外線受光部10は、平面視において、少なくとも受光領域9の一対の対角を構成する角部に一つずつ配置されている。赤外線受光部10はフォトダイオードを備えている。赤外線カットフィルタ3は、赤色受光部2R、緑色受光部2Gおよび青色受光部2Bを覆うように形成されている一方で、赤外線受光部10を覆わないように、赤外線受光部10に対応する領域に開口3Aを有している。
図3は、光検出装置1の断面図(図2のA−A´線断面図)である。図4は、光検出装置1の断面図(図2のB−B´線断面図)である。図5は、図3および図4のフォトダイオードの拡大図である。
フォトダイオード11は、p型の半導体基板8の表面8Aから順に形成された第1n型領域13、第1p型領域14、第2n型領域15、p型半導体基板8によって構成されたnpnp構造を有している。第2n型領域15がp型半導体基板8の表面部に形成され、この第2n型領域15の内方領域に第1p型領域14が形成され、さらに第1p型領域14の内方領域に第1n型領域13が形成されている。これにより、図5に示すように、フォトダイオード11は、半導体基板8の表面8Aからの深さが互いに異なるpn接合部を含むフォトダイオードDi1、フォトダイオードDi2およびフォトダイオードDi3を有している。
層間絶縁膜12上には、赤色フィルタ16R、緑色フィルタ16Gおよび青色フィルタ16Bが形成され、これらのフィルタ16R,16G,16Bを覆うようにクリア膜17が形成されている。クリア膜17の表面には、SiO2等の透明な絶縁膜からなる保護膜18が形成され、その保護膜18の表面に赤外線カットフィルタ3が形成されている。クリア膜17は、カラーフィルタ16R,16G,16Bの端部に生じる段差を吸収して表面を均すように形成されている。このようなクリア膜17の上に赤外線カットフィルタ3が形成されることにより、均一で欠損のない赤外線カットフィルタを形成できる。
赤色フィルタ16R、緑色フィルタ16Gおよび青色フィルタ16Bは、その下の受光部の種類によって設けられるか否か決定されるが、同じ色の光を検出するための受光部には、共通色のカラーフィルタが必ず設けられている。つまり、赤色用の信号検出用受光部R1および補正用赤外線受光部R2,R3には赤色フィルタ16Rが設けられている。同様に、緑色用の信号検出用受光部G1および補正用赤外線受光部G2には緑色フィルタ16Gが設けられている。そして、青色用の信号検出用受光部B1および補正用赤外線受光部B2には青色フィルタ16Bが設けられている。赤外線受光部10については、赤色フィルタ16Rおよび青色フィルタ16が積層されて配置されている。
クリア膜17の表面全域を保護膜18(図3および図4参照)が覆っている。この保護膜18の上に、赤外線カットフィルタ3が配置されている。赤外線カットフィルタ3は、赤色、緑色および青色受光部2R,2G,2Bを覆うように配置されている一方で、赤外線受光部10は覆わないように、赤外線受光部10に対応する領域に開口3Aを有している。
(1)青色(Blue)特性
青色受光部2Bに関しては、まず、信号検出用受光部B1および補正用赤外線受光部B2に光が入射すると、信号検出用受光部B1のフォトダイオードDi1では、青色の光および赤外線カットフィルタ3を透過した微量の赤外線が検出される。一方、補正用赤外線受光部B2のフォトダイオードDi1では、青色の光が赤色フィルタ16Rで選択的に阻止され、信号検出用受光部B1で検出された赤外線と同レベルの赤外線のみが検出される。そのときの分光感度特性を曲線で示すと、図7の左端および真ん中の通りになる。演算部4には、信号検出用受光部B1から青色の光および赤外線カットフィルタ3を透過した微量の赤外線の検出に応じた大きさの信号が入力され、補正用赤外線受光部B2から赤外線の検出に応じた大きさの信号が入力される。そして、信号検出用受光部B1の出力信号から赤外線の波長域分を、補正用赤外線受光部B2の出力信号の大きさに基づいて選択的に排除または減弱することで(B1−B2)、入射光の実際の青色の光成分に近い出力信号(情報)が得られる。この信号の分別処理によって得られる分光感度特性を曲線で示すと、図7の右端の通りとなる。
(2)緑色(Green)特性
緑色受光部2Gに関しては、まず、信号検出用受光部G1および赤外線受光部G2に光が入射すると、信号検出用受光部G1のフォトダイオードDi1およびフォトダイオードDi2では、緑色の光および赤外線カットフィルタ3を透過した微量の赤外線が検出される。一方、補正用赤外線受光部G2のフォトダイオードDi1およびフォトダイオードDi2では、緑色の光が赤色フィルタ16Rで選択的に阻止され、信号検出用受光部G1で検出された赤外線と同レベルの赤外線のみが検出される。そのときの分光感度特性を曲線で示すと、図8の左端および真ん中の通りになる。演算部4には、信号検出用受光部G1から緑色の光および赤外線の検出に応じた大きさの信号が入力され、補正用赤外線受光部G2から赤外線の検出に応じた大きさの信号が入力される。そして、信号検出用受光部G1の出力信号から赤外線の波長域分を、赤外線受光部G2の出力信号の大きさに基づいて選択的に排除または減弱することで(G1−G2)、入射光の実際の緑色の光成分に近い出力信号(情報)が得られる。この信号の分別処理によって得られる分光感度特性を曲線で示すと、図8の右端の通りとなる。
(3)赤色(Red)特性
一方、赤色受光部2Rに関しては、前述の青色受光部2Bおよび緑色受光部2Gの場合とは異なり、図9の左端に示されるように、信号検出用受光部R1において赤色フィルタ16Rの単層膜および赤外線カットフィルタ3を透過する光の分光感度曲線は、赤色の波長域および赤外線の波長域のそれぞれに、明確に独立したピークを持つわけではない。したがって、赤外線受光部R2,R3において、青色フィルタ16Bまたは緑色フィルタ16Gを用いて赤色の光を単に分離するやり方では、赤外線を選択的に判別することは難しい。そこで、この実施形態では、光の波長が長いほど半導体基板8における透過深さが深くなるという関係を利用している。
一方、補正用赤外線受光部R2,R3によって、信号検出用受光部R1の赤外帯域に近い分光特性を作り出す。具体的には、補正用赤外線受光部R2のフォトダイオードDi3で赤色の光および赤外線が検出される。一方、補正用赤外線受光部R3のフォトダイオードDi3では、赤色の光が緑色フィルタ16Gで選択的に阻止され、信号検出用受光部R1で検出された赤外線と同レベルの赤外線のみが検出される。信号検出用受光部R1の赤外線と同レベルの赤外線の検出は、補正用赤外線受光部R3の面積を赤外線受光部R2よりも若干(10〜20%程度)小さくし、また、カラーフィルタの素材を変えることによって可能となる。そして、信号検出用受光部R1の出力信号から赤外線の波長域分を、補正用赤外線受光部R2および補正用赤外線受光部R3の組み合わせによって得られた情報に基づいて選択的に排除または減弱することで(R1−(R2−R3))、入射光の実際の赤色の光成分に近い出力信号(情報)が得られる。この信号の分別処理によって得られる分光感度特性を曲線で示すと、図9の下段の通りとなる。
図12は、光検出装置1が用いられる電子機器の一例であるスマートフォン21の外観を示す斜視図である。
スマートフォン21は、扁平な直方体形状の筐体22の内部に電子部品を収納して構成されている。筐体22は表側および裏側に長方形状の一対の主面を有しており、その一対の主面が4つの側面で結合されている。筐体22の一つの主面には、液晶パネルや有機ELパネル等で構成された表示パネル23の表示面が露出している。表示パネル23の表示面は、タッチパネルを構成しており、使用者に対する入力インターフェースを提供している。
以上、この発明の実施形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
また、前述の実施形態では、赤外線受光部10に赤色フィルタ16Rおよび青色フィルタ16Bが積層配置されているが、赤色フィルタ16Rおよび緑色フィルタ16Gが積層配置されてもよく、赤色フィルタ16R、緑色フィルタ16Gおよび青色フィルタ16Bが積層配置されてもよい。さらに、赤外線受光部10に、赤色、緑色および青色以外のカラーフィルタが配置されてもよい。たとえば、シアンカラーフィルタおよびマゼンタカラーフィルタが積層配置されてもよい。すなわち、可視光波長域内において異なる波長域の光を選択的に透過させる2色のフィルタを含む複数のカラーフィルタが赤外線受光部10に配置され、赤外線の波長域の光が赤外線受光部10に選択的に入射されることが好ましい。
2R,2G,2B 受光部
3 赤外線カットフィルタ
3A 開口
4 演算部
5R,5G,5B フォトダイオード
6 ADC
7 外部電極
8 半導体基板
8A 表面
9 受光領域
10 赤外線受光部
11 フォトダイオード
12 層間絶縁膜
13 第1n型領域
14 第1p型領域
15 第2n型領域
16R 赤色フィルタ
16G 緑色フィルタ
16B 青色フィルタ
17 クリア膜(クリアフィルタ)
18 保護膜(透明保護膜)
21 スマートフォン(電子機器の一例)
Di1 フォトダイオード
Di2 フォトダイオード
Di3 フォトダイオード
R1 信号検出用受光部(赤色信号受光部)
G1 信号検出用受光部(緑色信号受光部)
B1 信号検出用受光部(青色信号受光部)
R2,R3 補正用赤外線受光部(補正用受光部、赤色補正用受光部)
G2 補正用赤外線受光部(補正用受光部、緑色補正用受光部)
B2 補正用赤外線受光部(補正用受光部、青色補正用受光部)
Claims (9)
- 半導体基板と、
前記半導体基板に形成された信号検出用受光部と、
前記半導体基板に形成された赤外線受光部と、
前記信号検出用受光部を覆い、可視光波長域内の第1の波長域と赤外波長域との光を透過させる第1分光特性を有する第1カラーフィルタと、
前記赤外線受光部を覆い、可視光波長域内の第2の波長域と赤外波長域との光を透過させる第2分光特性を有する第2カラーフィルタと、
前記赤外線受光部を覆い、可視光波長域内の前記第2の波長域とは異なる第3の波長域と赤外波長域との光を透過させる第3分光特性を有する第3カラーフィルタと、
前記信号検出用受光部を覆い、前記赤外線受光部に対向する領域に開口を有する赤外線カットフィルタと
を含む、光検出装置。 - 前記第1カラーフィルタは、青色フィルタ、緑色フィルタまたは赤色フィルタを含み、
前記第2カラーフィルタは、赤色フィルタを含み、
前記第3カラーフィルタは、青色フィルタまたは緑色フィルタを含む、請求項1に記載の光検出装置。 - 前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタおよび前記第3カラーフィルタの上から前記信号検出用受光部および前記赤外線受光部を覆うクリアフィルタをさらに含み、前記クリアフィルタの上に前記赤外線カットフィルタが形成されている、請求項1または2に記載の光検出装置。
- 前記クリアフィルタの表面に透明保護膜が形成されており、前記透明保護膜上に前記赤外線カットフィルタが形成されている、請求項3に記載の光検出装置。
- 前記半導体基板に形成され、前記信号検出用受光部の出力信号を補正するための補正用受光部と、
前記補正用受光部を覆い、可視光波長域内の前記第1の波長域とは異なる第4の波長域と赤外波長域との光を透過させる第4分光特性を有する第4カラーフィルタと、
前記信号検出用受光部および前記補正用受光部に電気的に接続された演算部と
をさらに含み、
前記第1カラーフィルタが前記補正用受光部をも覆っており、
前記演算部が、前記赤外線受光部の出力信号に基づいて、前記信号検出用受光部の出力信号から赤外線の波長成分を選択的に除去または減弱させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光検出装置。 - 前記信号検出用受光部および前記補正用受光部は、それぞれ、前記半導体基板の表面から同じ深さにある第1pn接合部と、前記第1pn接合部よりも深い位置にある第2pn接合部とを含む、請求項5に記載の光検出装置。
- 前記信号検出用受光部は、緑色信号受光部および青色信号受光部を含み、
前記補正用受光部は、緑色補正用受光部および青色補正用受光部を含み、
前記第1カラーフィルタは、前記緑色信号受光部を覆う緑色フィルタと、前記青色信号受光部を覆う青色フィルタとを含み、
前記第4カラーフィルタは、前記緑色補正用受光部および青色補正用受光部を覆い、前記緑色信号受光部および青色信号受光部のいずれも覆わない赤色フィルタを含む、請求項5または6に記載の光検出装置。 - 前記第1カラーフィルタが第1のカラーレジストを含み、
前記第2カラーフィルタが第2のカラーレジストを含み、
前記第3カラーフィルタが第3のカラーレジストを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光検出装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の光検出装置と、
前記光検出装置を収容した筐体とを含む、電子機器。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020153940A (ja) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | ローム株式会社 | 光センサ及びこの光センサを備える電子機器 |
WO2021100294A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
WO2021100293A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07170366A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-07-04 | Canon Inc | イメージセンサー用フィルター、イメージセンサー及び画像情報処理装置 |
JPH1065135A (ja) * | 1996-05-30 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | 固体撮像装置およびこれを用いた画像読取装置 |
JP2014166662A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Rohm Co Ltd | 電動工具およびその管理システム |
JP2016115746A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | ローム株式会社 | 光検出装置および電子機器 |
US20160181314A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Google Inc. | Physical layout and structure of rgbz pixel cell unit for rgbz image sensor |
WO2016117597A1 (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | Jsr株式会社 | 固体撮像装置及び赤外線吸収性組成物 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101736330B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2017-05-30 | 삼성전자주식회사 | 픽셀, 이미지 센서, 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치들 |
JP5754910B2 (ja) | 2010-10-13 | 2015-07-29 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
US8274051B1 (en) | 2011-04-29 | 2012-09-25 | Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc. | Method and device for optoelectronic sensors with IR blocking filter |
US10056417B2 (en) * | 2016-03-10 | 2018-08-21 | Visera Technologies Company Limited | Image-sensor structures |
-
2016
- 2016-08-08 JP JP2016155772A patent/JP6892745B2/ja active Active
-
2017
- 2017-07-28 US US15/663,247 patent/US10203244B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07170366A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-07-04 | Canon Inc | イメージセンサー用フィルター、イメージセンサー及び画像情報処理装置 |
JPH1065135A (ja) * | 1996-05-30 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | 固体撮像装置およびこれを用いた画像読取装置 |
JP2014166662A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Rohm Co Ltd | 電動工具およびその管理システム |
JP2016115746A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | ローム株式会社 | 光検出装置および電子機器 |
US20160181314A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Google Inc. | Physical layout and structure of rgbz pixel cell unit for rgbz image sensor |
WO2016117597A1 (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | Jsr株式会社 | 固体撮像装置及び赤外線吸収性組成物 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020153940A (ja) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | ローム株式会社 | 光センサ及びこの光センサを備える電子機器 |
JP7267053B2 (ja) | 2019-03-22 | 2023-05-01 | ローム株式会社 | 光センサ及びこの光センサを備える電子機器 |
WO2021100294A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
WO2021100293A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
JP7446785B2 (ja) | 2019-11-18 | 2024-03-11 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び表示装置 |
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