JP2019046861A - 光学センサ - Google Patents
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Abstract
Description
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る光学センサ10のチップ(CP)を概略的に示している。光学センサ10は、例えばCMOS光学センサであるが、例えばCCD光学センサを適用することも可能である。以下の説明は、CMOS光学センサである場合について説明する。光学センサ10は、例えば光検出領域としての画素領域11、周辺回路部12及び複数のボンディングパッド群16、17を具備している。
(第1の実施形態の効果)
第1の実施形態によれば、画素領域11を除く絶縁膜27上及び段部28の側面に遮光膜29を設け、励起光ELをチップCPの段部28が設けられている側面側から画素領域11に対してほぼ平行に照射している。このため、チップCPの側方より照射される励起光ELがチップCP内に進入することを防止でき、画素領域11は、細胞から発生された蛍光を高感度に検出することが可能である。
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係る光学センサ10を示している。第1の実施形態において、遮光膜29の一部は、チップCPに形成された段部28に設けられている。すなわち、遮光膜29の一部は、ダイシングによるハーフカット又はエッチングにより露出されたチップCPの側面に設けられている。しかし、遮光膜29の一部は、チップCPの内部に形成されていてもよい。
(第2の実施形態の効果)
上記のように、遮光膜29の一部をチップCPの内部に形成することによっても、第1の実施形態と同様に、チップCPの側方から照射される励起光ELや、配線23等から発生されるノイズとしての散乱光が、画素領域11により検出されることを防止できる。したがって、検体液に含まれ、励起光ELにより励起された細胞から発生される蛍光を高感度に検出することが可能である。
(第3の実施形態)
図7、図8、図9は、第3の実施形態に係る光学センサ10を示している。
(第3の実施形態の効果)
上記第3の実施形態によれば、遮光膜29上に透光性を有する厚膜材料31によって、画素領域11に対応する収容部31a設けている。このため、検体液を収容部31aに収容した状態において、チップCPの側方より励起光ELを照射することができる。しかも、厚膜材料31は、光の散乱が少なく、蛍光を発生しないため、検体液内の細胞から発生された蛍光を高感度に検出することが可能である。
(第4の実施形態)
図10、図11、図12は、第4の実施形態に係る光学センサ10を示している。
(第4の実施形態の効果)
上記第4の実施形態によれば、収容部31aは、遮光基板41により覆われているため、収容部31aへの迷光の入射が遮断されている。このため、画素領域11のフォトダイオードPDは、ノイズとしての迷光を検出することなく、特定の細胞から発生された蛍光を高感度に検出することが可能である。
(第5の実施形態)
図13、図14、図15、図16は、第5の実施形態に係る光学センサ10を示している。
(第5の実施形態の効果)
上記第5の実施形態によっても第4の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
(第6の実施形態)
図17、図18、図19、図20は、第6の実施形態に係る光学センサ10を示している。
(第6の実施形態の効果)
第6の実施形態によれば、遮光基板41の表面上には、光吸収フィルタ61が設けられ、光吸収フィルタ61は、画素領域11の周囲に配置された厚膜材料31に接触されている。このため、光吸収フィルタ61により、チップCPの側方から入射される励起光ELやチップCPのボンディングパッドBP側から入る迷光、及び遮光基板41側から入る迷光を確実に吸収することができる。したがって、画素領域11のフォトダイオードPDは、細胞から発生される蛍光のみを高感度に検出することが可能である。
(第7の実施形態)
図21は、第7の実施形態に係る光学センサ70を示している。第1の実施形態乃至第6の実施形態は、表面照射型の光学センサ10について説明した。
(第7の実施形態の効果)
第7の実施形態によれば、裏面照射型の光学センサ70において、画素領域11を除く絶縁膜27上及び段部72の側面に遮光膜29を設け、励起光ELをチップCPの段部72が設けられている側面側から画素領域11に対してほぼ平行に照射している。このため、チップCPの側方より照射される励起光ELがチップCP内に進入することを防止でき、画素領域11は、細胞から発生された蛍光を高感度に検出することが可能である。
(第8の実施形態)
図22、図23は、第8の実施形態に係る光学センサ10を示している。第1の実施形態乃至第7の実施形態は、1つのチップCP内に1つの画素領域11が設けられた単一チップの光学センサについて説明した。
(第8の実施形態)
上記第8の実施形態によれば、1つの光学センサが第1のチップCP1及び第2のチップCP2を含み、第1のチップCP1が画素領域11−1を含み、第2のチップCP2が画素領域11−2を含んでいる。第1のチップCP1の厚膜材料31−1と第2のチップCP2の厚膜材料31−2は、透光性の材料であるため、第1のチップCP1の側方から照射された1つの励起光ELにより、第1のチップCP1の収容部31a−1及び第2のチップCP2の収容部31a−2に収容された検体液に含まれる細胞から発生された蛍光を検出することができる。したがって、複数のチップを用いて、それぞれのチップにより同時に細胞からの蛍光を検出することができるため、検出効率を向上させることが可能である。
Claims (11)
- 側方から照射された光により蛍光材料から発生された蛍光を検出する光検出領域を有する第1基板と、
前記第1基板上に設けられた第1絶縁膜と、
少なくとも前記光が入射される前記第1基板の側面、前記第1絶縁膜の側面、及び前記第1絶縁膜の前記光検出領域と対応する領域以外の領域の上方に設けられ、前記光を遮る遮光膜と、
を具備することを特徴とする光学センサ。 - 前記第1絶縁膜の上方に設けられたカラーフィルタをさらに具備し、
前記遮光膜は、前記カラーフィルタの側面に入射される前記光を遮ることを特徴とする請求項1記載の光学センサ。 - 前記光検出領域は、光電変換素子を含み、前記第1基板及び前記第1絶縁膜は、前記光の入射方向と交差する方向に設けられ、前記遮光膜が設けられる凹部を有し、前記凹部の深さは、前記光電変換素子が形成される層の位置より深いことを特徴とする請求項1記載の光学センサ。
- 前記遮光膜は、金属材料と絶縁材料のうちの一方であり、前記遮光膜が前記金属材料である場合、前記第1基板と前記遮光膜との間に第2絶縁膜をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の光学センサ。
- 前記光検出領域の周囲の前記遮光膜上に設けられ、前記光を透過する透過膜をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の光学センサ。
- 前記透過膜上に設けられ、前記光検出領域を覆う遮光性の第2基板をさらに具備することを特徴とする請求項5記載の光学センサ。
- 前記遮光膜と前記透過膜との間に設けられた第3絶縁膜をさらに具備することを特徴とする請求項6記載の光学センサ。
- 前記第2基板は、前記第2基板からの前記光を吸収するフィルタを具備することを特徴とする請求項7記載の光学センサ。
- 前記第1絶縁膜は、ボンディングパッドを含み、前記ボンディングパッドは、前記第2基板から露出されていることを特徴とする請求項8記載の光学センサ。
- 側方から照射された光により蛍光材料から発生された蛍光を検出する光検出領域を有する第1基板と、
前記第1基板上に設けられた第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜を支持する第2基板と、
前記第1基板の側面、前記第1絶縁膜の側面、前記第2基板の側面、及び前記第1基板の裏面で前記光検出領域と対応する領域以外の領域に設けられ、前記光を遮断する遮光膜と、
を具備することを特徴とする光学センサ。 - 光の照射方向に沿って配置され、蛍光材料から前記光により励起された蛍光を検出する第1光検出領域及び第2光検出領域を有する第1基板と、
前記第1光検出領域上に設けられた第1絶縁膜と、
前記第2光検出領域上に設けられた第2絶縁膜と、
少なくとも前記光が入射される前記第1基板の側面、前記第1絶縁膜の側面、及び前記第1絶縁膜の前記第1光検出領域と対応する領域以外の領域に設けられ、前記光を遮る遮光膜と、
を具備することを特徴とする光学センサ。
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