JP3242495B2 - 多層膜フィルタ付き受光素子及びその製造方法 - Google Patents

多層膜フィルタ付き受光素子及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、カメラの自動露出シ
ステム等に使用される多層膜フィルタ付き受光素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カメラの自動露出システム等に用
いられる視感度補正用フィルタ付受光素子としては、図
２０に示すＳiフォトダイオードがある。このＳiフォト
ダイオードは、セラミック製のステム１に設けられた凹
部１ａに受光基板２をマウントし、上記ステム１の凹部
１ａ内に透明樹脂を流し込んで硬化させて、上記受光基
板２の周囲を覆う樹脂部３を形成して、この樹脂部３上
にガラス製吸収フィルタ１０を取り付けている。上記ス
テム１の底部には、二つの金属製リードピン６を貫通し
て固定し、この金属製リードピン６から受光基板２上に
形成された電極パッド４，５にＡu製のワイヤを接続し
ている。上記ガラス製吸収フィルタ１０に赤外線カット
等の特性を設けて、Ｓiフォトダイオードの持つ分光感
度特性を視感度に合わせて、カメラの自動露出時に人間
の可視光領域での光量測定ができるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Ｓiフ
ォトダイオードの受光感度の向上のためには、上記ガラ
ス製吸収フィルタ１０の光透過率が１００％に近いこと
が望ましいが、上記Ｓiフォトダイオードに用いられる
ガラス製吸収フィルタ１０の光透過率曲線は、図２１に
示すように、光透過帯域での最大透過率は最大で約８０
％である。したがって、上記ガラス製吸収フィルタ１０
で高い透過特性を得ることは困難である。また、上記ガ
ラス製吸収フィルタ１０は特性が着色材料に依存するた
めに設計変更が難しい。したがって、上記ガラス製吸収
フィルタ１０の特性を変更して、Ｓiフォトダイオード
の分光感度特性を変更することが容易にできないという
問題がある。また、上記ガラス製吸収フィルタ１０は空
気中の水分等のために曇りが生じやすく、信頼性に問題
がある。
【０００４】このような問題を解決する方法として、本
出願人により、受光基板の表面上に直接、光学多層膜フ
ィルタを形成することによって、視感度補正する多層膜
フィルタ付き受光素子が提案されている(特願平４−１
７０５８８号)。なお、この多層膜フィルタ付き受光素
子は、この発明を理解しやすくするために説明するもの
であって、公知技術ではない。
【０００５】図２２は上記多層膜フィルタ付き受光素子
の断面図を示しており、図２０と同一構成部は同一参照
番号を付している。この多層膜フィルタ付き受光素子
は、図２０に示すＳiフォトダイオードのガラス製吸収
フィルタ１０の代りに、上記受光基板２上に光学多層膜
２０を形成している。この光学多層膜２０は、この多層
膜フィルタ付き受光素子の分光感度特性を視感度に合わ
せるためのフィルタである。また、上記光学多層膜２０
は、ＳiＯ2からなる低屈折率膜とＴiＯ2からなる高屈折
率膜とが交互に積層されたものである。これらの低屈折
率膜と高屈折率膜は、電子ビーム蒸着法等によって受光
基板２上に直接形成している。
【０００６】上記ＴiＯ2からなる高屈折率膜の屈折率を
高くするために、受光基板２の温度を通常約３００℃に
して、ＴiＯ2を受光基板２上に蒸着している。そして、
上記光学多層膜２０を形成した後、電極パッド４，５上
の多層膜を除去するが、３００℃前後の温度の受光基板
２上に蒸着されたＴiＯ2からなる高屈折率膜の一部が結
晶化しているため、湿式エッチングによる多層膜の除去
が困難である。したがって、プラズマエッチングやイオ
ンビームエッチング等のドライエッチング法により電極
パッド４，５上の多層膜を除去している。上記光学多層
膜２０を用いた構成の多層膜フィルタ付き受光素子は、
光学多層膜２０が湿度により曇ることがなく、特性劣化
がない。また、上記光学多層膜２０が受光基板２の保護
膜の役割をするため、特性劣化を防止でき、信頼性が向
上する。
【０００７】ところが、上記ドライエッチングによる電
極パッド４，５上の多層膜の除去は、湿式エッチングに
比べてコストが高くなるという問題がある。さらに、イ
オンビームに受光基板２の半導体結晶がさらされるた
め、ダメージを受けやすいという問題がある。
【０００８】また、図２３は上記多層膜フィルタ付き受
光素子の受光基板２の断面図を示しており、受光基板２
のＰ型層２ａとＮ型層２ｂとの境界線上にガードリング
電極７が形成されている。上記ガードリング電極７は、
電極パッド（図示せず）と同時に形成されているために
表面の荒れが大きく、ガードリング電極７上にパッシベ
ーション膜や多層膜を積層しても十分に平坦化すること
ができない。このため、上記受光基板２に入射する光２
１のうちの一部は、上記ガードリング電極７に当たって
散乱光２２となる。この散乱光２２の一部は光学多層膜
２０中を伝搬する光２３となり、その光２３の一部は受
光基板２の端面２ｃに到達して散乱して散乱光２５とな
る。この散乱光２５の一部が受光基板２の端面２ｃから
内部に入って、受光すべきでない波長の光を受光してし
まう。一方、上記光学多層膜２０中を伝搬する光２３の
他の一部は、伝搬途中で光２４のように受光基板２に吸
収される。さらに、この受光基板２に入射する光のうち
の一部は、図示しないが直接受光基板２の端面２ｃに到
達する。このような光２４や散乱光２５および直接受光
基板２の端面２ｃに入射する光によって、この多層膜フ
ィルタ付き受光素子の分光感度特性が悪化するという問
題がある。
【０００９】そこで、この発明の目的は、湿式エッチン
グにより多層膜をパターンエッチングでき、受光部以外
の領域に不要な光が入射するのを防止でき、低コストで
分光感度特性のよい多層膜フィルタ付き受光素子を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の多層膜フィルタ付き受光素子は、光電変
換用の受光基板と、上記受光基板上に形成され、波長選
択性を有する多層膜とを備えた多層膜フィルタ付き受光
素子であって、上記多層膜は、高屈折率膜と低屈折率膜
で構成され、上記高屈折率膜と上記低屈折率膜のうち少
なくとも一方が非晶質であり、上記多層膜のうちの非晶
質の膜は、結晶化する温度より低い温度で形成されたＴ
iＯ2膜であることを特徴としている。
【００１１】また、請求項２の多層膜フィルタ付き受光
素子は、光電変換用の受光基板と、上記受光基板上に形
成され、波長選択性を有する多層膜とを備えた多層膜フ
ィルタ付き受光素子であって、上記多層膜は、高屈折率
膜と低屈折率膜で構成され、上記高屈折率膜と上記低屈
折率膜のうち少なくとも一方が非晶質であり、上記多層
膜の各層は複数のグループに分かれ、上記各グループの
光学的膜厚が等差級数を夫々形成すると共に、上記複数
のグループの等差級数の公差が互いに異なることを特徴
としている。
【００１２】また、請求項３の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項１または２の多層膜フィルタ付き受光素
子において、表面側に受光部が形成されている光電変換
用の受光基板と、上記受光基板の表面上に形成され、波
長選択性を有する多層膜とを備えた多層膜フィルタ付き
受光素子であって、上記多層膜上の上記受光部に対応す
る領域以外の領域に不透過膜を形成したことを特徴とし
ている。
【００１３】また、請求項４の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項３の多層膜フィルタ付き受光素子におい
て、上記不透過膜が金属反射膜からなることを特徴とし
ている。
【００１４】また、請求項５の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項３または４の多層膜フィルタ付き受光素
子において、上記受光基板の側面と裏面とのうちの少な
くとも側面を不透過性樹脂で覆ったことを特徴としてい
る。
【００１５】また、請求項６の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項３または４の多層膜フィルタ付き受光素
子において、上記受光基板の側面と裏面とのうちの少な
くとも側面を金属反射膜で覆ったことを特徴としてい
る。
【００１６】また、請求項７の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項３または４の多層膜フィルタ付き受光素
子において、上記受光基板の表面かつ周辺の領域に高い
不純物濃度のＰ+層を形成し、そのＰ+層の内側に高い不
純物濃度のＮ+層を形成して、上記Ｐ+層とＮ+層とをＰ
Ｎ接合したことを特徴としている。
【００１７】また、請求項８の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項１乃至７のいずれか一つの多層膜フィル
タ付き受光素子において、上記受光基板全体を透明樹脂
で封止したことを特徴としている。
【００１８】また、請求項９の多層膜フィルタ付き受光
素子は、請求項８の多層膜フィルタ付き受光素子におい
て、上記透明樹脂に接する上記多層膜の最上層が、低屈
折率膜であることを特徴としている。
【００１９】また、請求項１０の多層膜フィルタ付き受
光素子は、請求項１乃至９のいずれか一つの多層膜フィ
ルタ付き受光素子において、分光感度特性が視感度と略
同一になるように上記多層膜のフィルタ特性を合わせた
ことを特徴としている。
【００２０】また、請求項１１の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法は、請求項１乃至１０のいずれか一つ
の多層膜フィルタ付き受光素子において、上記多層膜の
アモルファスのＴiＯ2膜を形成するとき、上記受光基板
の温度を２５０℃以下にしたことを特徴としている。
【００２１】また、請求項１２の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法は、請求項１乃至１０のいずれか一つ
の多層膜フィルタ付き受光素子において、上記多層膜を
湿式エッチングによってパターン形成したことを特徴と
している。
【００２２】また、請求項１３の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法は、請求項１２の多層膜フィルタ付き
受光素子において、上記湿式エッチングのエッチング液
として、フッ酸と硫酸とを含む混合液を用いたことを特
徴としている。
【００２３】
【作用】上記請求項１の多層膜フィルタ付き受光素子に
よれば、上記多層膜は高屈折率膜と低屈折率膜とで構成
され、この多層膜は湿度により曇ることがなく、この多
層膜フィルタ付き受光素子の特性劣化を防止する。ま
た、上記多層膜は受光基板の保護膜としての役割をする
ため、信頼性が向上する。また、上記多層膜はウエハ単
位で成膜することができ、受光基板毎にガラス製吸収フ
ィルタを取り付ける作業がなくなるから、コストを低減
できる。さらに、上記多層膜を構成する高屈折率膜と低
屈折率膜のうち少なくとも一方が非晶質であるから、湿
式エッチングによる多層膜の加工がしやすくなり、生産
性が向上して、コストを低減できる。
【００２４】また、上記多層膜のうちの非晶質の膜を結
晶化する温度より低い温度で形成するので、上記受光基
板の温度を管理することにより、非晶質の膜を容易に形
成できる。また、湿式エッチングよる多層膜の加工を容
易にできる。
【００２５】また、上記多層膜がアモルファスのＴiＯ2
膜を含み、このＴiＯ2膜は非晶質であるから、湿式エッ
チングよる多層膜の加工をさらに容易にできる。
【００２６】また、請求項２の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、上記多層膜は高屈折率膜と低屈折率膜と
で構成され、この多層膜は湿度により曇ることがなく、
この多層膜フィルタ付き受光素子の特性劣化を防止す
る。また、上記多層膜は受光基板の保護膜としての役割
をするため、信頼性が向上する。また、上記多層膜はウ
エハ単位で成膜することができ、受光基板毎にガラス製
吸収フィルタを取り付ける作業がなくなるから、コスト
を低減できる。さらに、上記多層膜を構成する高屈折率
膜と低屈折率膜のうち少なくとも一方が非晶質であるか
ら、湿式エッチングによる多層膜の加工がしやすくな
り、生産性が向上して、コストを低減できる。また、上
記多層膜の各層は複数のグループに分かれ、上記各グル
ープの光学的膜厚が等差級数を夫々形成すると共に、上
記複数のグループの等差級数の公差が互いに異なるの
で、上記多層膜の各グループは夫々異なる透過帯域を有
し、これらの透過帯域を組み合せることによって、多層
膜のフィルタ特性を任意に設定することができる。した
がって、任意の分光感度特性を有する多層膜フィルタ付
き受光素子を実現できる。
【００２７】また、請求項３の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項１または２の多層膜フィルタ付き
受光素子において、上記受光基板上の受光部に対応する
領域以外の領域を不透過膜で覆うことにより、この不透
過膜で覆われた領域に入射した光を不透過膜で反射また
は吸収して除去でき、分光感度特性の劣化を防止でき
る。
【００２８】また、請求項４の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項３の多層膜フィルタ付き受光素子
において、上記不透過膜が金属反射膜からなる場合、上
記受光基板上の受光部に対応する領域以外の領域に入射
した光は、この金属反射膜に反射され、不要な光が受光
基板に受光されることがないから、分光感度特性の劣化
を防止できる。
【００２９】また、請求項５の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項３または４の多層膜フィルタ付き
受光素子において、上記受光基板の側面を不透過性樹脂
で覆った場合、受光基板の側面に入射する光を不透過性
樹脂で反射または吸収して、不要な光が受光基板に受光
されることがないから、分光感度特性の劣化を防止でき
る。さらに、上記受光基板の裏面を不透過性樹脂で覆っ
た場合、受光基板の裏面に入射する光も不透過性樹脂で
反射または吸収して、不要な光が受光基板に受光される
ことがない。
【００３０】また、請求項６の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項３または４の多層膜フィルタ付き
受光素子において、上記受光基板の側面を金属反射膜で
覆った場合、受光基板の側面に入射する光を金属反射膜
で反射して、不要な光が受光基板に受光されることがな
いから、分光感度特性の劣化を防止できる。さらに、上
記受光基板の裏面を金属反射膜で覆った場合、受光基板
の裏面に入射する光も金属反射膜で反射して、不要な光
が受光基板に受光されることがない。
【００３１】また、請求項７の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項３または４の多層膜フィルタ付き
受光素子において、上記受光基板の表面かつ周辺の領域
に高い不純物濃度のＰ+層を形成し、そのＰ+層の内側に
高い不純物濃度のＮ+層を形成して、上記Ｐ+層とＮ+層
とをＰＮ接合した場合、上記受光基板の側面に入射した
光によって発生したキャリアをＰＮ接合したＰ+層とＮ+
層とで吸収して、受光電流の発生を抑制できる。したが
って、上記受光基板の側面に不要な光が入射しても、受
光電流が発生しないから、分光感度特性の劣化を防止し
て、良好な分光感度特性を得ることができる。
【００３２】また、請求項８の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項１乃至７のいずれか一つの多層膜
フィルタ付き受光素子において、上記受光基板全体を透
明樹脂で封止しているので、湿度等による受光基板の劣
化を防止でき、多層膜や受光基板を保護することができ
る。
【００３３】また、請求項９の多層膜フィルタ付き受光
素子によれば、請求項８の多層膜フィルタ付き受光素子
において、上記透明樹脂に接する多層膜の最上層を低屈
折率膜にすることで、上記透明樹脂との整合を取ること
ができ、良好な分光感度特性を得ることができる。
【００３４】また、請求項１０の多層膜フィルタ付き受
光素子によれば、請求項１乃至９のいずれか一つの多層
膜フィルタ付き受光素子において、分光感度特性を視感
度と略同一にするから、人間の可視光領域での光量測定
が必要な装置等に用いて、正確な光量測定のできる多層
膜フィルタ付き受光素子を実現できる。
【００３５】また、請求項１１の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法によれば、請求項１乃至１０のいずれ
か一つの多層膜フィルタ付き受光素子において、上記多
層膜のアモルファスのＴiＯ2膜を形成するとき、上記受
光基板の温度を２５０℃以下にするから、容易にアモル
ファスのＴiＯ2膜を形成できる。
【００３６】また、請求項１２の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法によれば、請求項１乃至１０のいずれ
か一つの多層膜フィルタ付き受光素子において、上記多
層膜を湿式エッチングによってパターン形成するから、
イオンビームエッチングやプラズマエッチングなどのド
ライエッチングに比して生産性が向上して、コストを低
減できる。また、イオンビームを用いないから、上記受
光基板のイオンビームによるダメージを防止でき、信頼
性が向上する。
【００３７】また、請求項１３の多層膜フィルタ付き受
光素子の製造方法によれば、請求項１２の多層膜フィル
タ付き受光素子において、上記湿式エッチングのエッチ
ング液として、フッ酸と硫酸とを含む混合液を用いるか
ら、湿式エッチングによる多層膜のパターン形成が容易
にできる。
【００３８】
【実施例】以下、この発明の多層膜フィルタ付き受光素
子を実施例により詳細に説明する。
【００３９】（第１実施例） 図１はこの発明の第１実施例の多層膜フィルタ付き受光
素子の断面図を示しており、１は上側に凹部１ａを形成
したセラミック製または樹脂製のステム、２は上記ステ
ム１の凹部１ａの底面にマウントされ、Ｎ型層２ｂの表
面側かつ内側に受光部としてのＰ型層２ａを有する受光
基板、３は上記ステム１の凹部１ａ内にエポキシ系樹脂
等の透明樹脂を流し込んで硬化させ、上記受光基板２の
周囲を覆う樹脂部、４は上記受光基板２のＰ型層２ａ上
に形成された電極パッド、５は上記受光基板２のＮ型層
２ｂ上に形成された電極パッド、６は上記ステム１の凹
部１ａの底部に貫通して固定された二つの金属製のリー
ドピンである。上記金属製のリードピン６は、各電極パ
ッド４，５とＡu等のワイヤで接続している。また、上
記受光基板２上の電極パッド４，５の領域を除く領域に
は、光学多層膜３０を形成している。なお、上記受光基
板２はエポキシ系樹脂やフェノール系樹脂等の接着剤を
用いてステム１にダイボンドされている。また、上記受
光基板２はＳiフォトダイオードであり、フィルタの付い
ていない場合のＳiフォトダイオードの分光感度特性
は、図２４に示すように、可視光領域よりも９００nm付
近の赤外光領域の方が受光感度がよい。
【００４０】図２は上記受光基板２の一部を垂直に切り
取った斜視図を示しており、７は上記受光基板２のＰ型
層２ａとＮ型層２ｂとの境界線上に形成されたガードリ
ング電極、８は上記Ｐ型層２ａとＮ型層２ｂとのＰＮ接
合面とガードリング電極７を保護するＳiＯ2等の保護膜
である。なお、上記ガードリング電極７は、Ｐ型層２ａ
の周辺領域から上向きに延び、かつ水平方向外向きにＰ
型層２ａとＮ型層２ｂとの境界線を越えて延び、端面が
Ｎ型層２ｂ上に位置している。また、上記光学多層膜３
０のガードリング電極７に対応する領域は盛り上がって
いる。
【００４１】図３は上記光学多層膜３０の断面図を示し
ており、ＳiＯ2からなる低屈折率膜とＴiＯ2からなる高
屈折率膜とを交互に積層して、分光感度特性が視感度に
近くなるようにしている。すなわち、上記光学多層膜３
０を構成する各膜の光学的膜厚は順に三つの等差級数３
１，３２，３３を形成し、各等差級数３１，３２，３３
の公差を３段階に変えている。なお、隣り合う上記等差
級数３１，３２，３３の間には、一つの膜を共有して、
夫々の初項と終項とを兼ねている。
【００４２】以下に具体的な光学的膜厚について説明す
る。なお、図３において、上記光学多層膜３０は、低屈
折率膜Ａと高屈折率膜Ｂと整合膜Ｃとを積層した３０層
からなり、各層の右側に第１層から第３０層までの番号
と光学的膜厚とを付し、左側には低屈折率膜Ａと高屈折
率膜Ｂと整合膜Ｃの符号を付している。そして、基準と
なる光の波長を８２０ｎｍ(以下、λと記す)としてい
る。
【００４３】上記第１層の整合膜Ｃは、光学的膜厚が
０．７λ／４で、この整合膜Ｃを含まない多層膜と受光
基板との反射防止膜の役割を果たしている。また、第２
層の光学的膜厚は０．８２λ／８である。
【００４４】そして、第３層から第１１層までは、光学
的膜厚が公差０．０３λ／４の等差級数３１を形成して
いる。具体的には、上記第３層の光学的膜厚が０．８２
λ／４、第４層が０．８５λ／４、第５層が０．８８λ
／４で、第６層から第１１層まで０．０３λ／４ずつ増
え、第１１層が１．０６λ／４となっている。なお、上
記第１１層は等差級数３１の終項であり、次ぎの等差級
数３２の初項である。
【００４５】また、上記第１１層から第２７層までは、
光学的膜厚が公差０．０１８λ／４の等差級数３２を形
成している。つまり、第１２層が１．０７８λ／４、第
１３層が１．０９６λ／４で、第１４層から第２７層ま
で０．０１８λ／４ずつ増え、第２７層が１．３４８λ
／４となっている。なお、上記第２７層は等差級数３２
の終項であり、次ぎの等差級数３３の初項である。
【００４６】また、上記第２７層から第２９層までは光
学的膜厚が同一の１．３４８λ／４で、この第２７層か
ら第２９層までは公差０の等差級数３３とみなすことが
できる。そして、第３０層の光学的膜厚は１．３４８λ
／８である。
【００４７】したがって、第３層から第２９層までは３
段階的に公差の異なる等差級数３１，３２，３３の構成
になっている。なお、上記受光基板２と光学多層膜３０
との屈折率の整合を取るための整合膜ＣはＺrＯ2、Ｓi3
Ｎ4などの１層膜であることが多いが、２層以上で構成
することもある。また、図３の例では、整合膜ＣをＳi
Ｏ2で構成しているために第２層のＳiＯ2からなる低屈
折率膜と一体となっている。また、図示しない樹脂部３
の屈折率によっては、最上層に光学多層膜３０と樹脂部
３の透明樹脂との整合を取る低屈折率膜である整合膜を
加える必要がある。
【００４８】次ぎに、この多層膜フィルタ付き受光素子
の作製方法について説明する。
【００４９】（１）ＳiＯ2層除去工程 図４(a)は受光基板２上のＳiＯ2層１２を除去する前の
状態を示す図である。多層膜を形成する前の受光基板２
上には、不純物拡散時のマスク層やパッシベーション層
としてＳiＯ2層１２があり、このＳiＯ2層１２上に直接
多層膜を形成すると、ＳiＯ2層１２と多層膜との干渉に
よる影響のために望ましい分光感度特性が得られない。
なお、上記受光基板２はウエハに複数形成されており、
後述の実装工程で分割されるまではウエハ単位で各工程
を処理する。
【００５０】そこで、例えば東京応化(株)製のネガタイ
プレジスト(ＯＭＲ−８３等)を受光基板２上に塗布し
て、プリベークした後に露光と現像を行い、電極パッド
４，５等をレジストで覆い、除去すべきＳiＯ2層１２の
レジストを取り除いたパターンを形成する。そして、図
４(b)に示すように、上記レジストパターンをポストベ
ークで硬化した後、バッファードフッ酸等の液中でＳi
Ｏ2層１２をエッチングにより除去する。その後、レジ
ストをレジスト剥離液で取り除く。
【００５１】（２）多層膜作製工程 次ぎに、図４(c)に示すように、上記受光基板２の温度
を１５０℃〜２５０℃として、電子ビーム蒸着機を用い
て、受光基板２上にＳiＯ2からなる低屈折率膜とＴiＯ2
からなる高屈折率膜とを交互に積層して、光学多層膜１
１０を形成する。
【００５２】上記光学多層膜１１０の作製時の受光基板
２の温度条件は、後の工程の光学多層膜１１０のエッチ
ング条件と密接な関係をもっているので非常に重要であ
る。すなわち、上記電子ビーム蒸着において、受光基板
２の温度によって多層膜の結晶化を抑制して、エッチン
グを容易にすることができるのである。
【００５３】図５は上記受光基板２の温度を１８０℃、
２４０℃、２６０℃として、電子ビーム蒸着を行い、Ｔ
iＯ2とＳiＯ2とからなる多層膜を作製して、Ｘ線を用い
て結晶構造解析を行った結果のＸ線回折パターンを示し
ている。上記受光基板２の温度を２６０℃で作製した光
学多層膜では、ＴiＯ2からなる高屈折率膜にアナターゼ
型の結晶構造を示すピークが現れており、一部マイクロ
クリスタル化している。また、上記受光基板２の温度を
２４０℃で作成した光学多層膜では、ＴiＯ2のアナター
ゼ型の結晶構造を示すピークがわずかに見える。一方、
上記受光基板２の温度を１８０℃で作製した光学多層膜
ではピークは見えず、結晶化していないことがわかる。
このことから、上記受光基板２の温度が２４０℃以上で
は、ＴiＯ2からなる高屈折率膜の結晶化が進んでいるこ
とがわかる。なお、いずれの温度でもＳiＯ2からなる低
屈折率膜の結晶化を示すＸ線回折パターンは見られなか
った。この多層膜をフッ酸と硫酸との混合液でエッチン
グしたところ、受光基板２の温度を１８０℃で作製した
光学多層膜はエッチングできたが、受光基板２の温度を
２６０℃で作製した光学多層膜は溶解しなかった。ま
た、上記受光基板２の温度を２４０℃で作製した光学多
層膜はやや溶解しにくく、エッチングできる限界の温度
である。
【００５４】このように、上述の結晶構造解析結果とエ
ッチングの可否の関係から、ＴiＯ2からなる高屈折率膜
がアモルファス状態ならば、湿式エッチングは可能であ
る。したがって、湿式エッチングを容易にするには、光
学多層膜は結晶化する温度より低い温度で作製するのが
よいが、図６に示すように、上記ＴiＯ2からなる高屈折
率膜の屈折率は、受光基板２の温度が高いほど屈折率が
高いので、多層膜のフィルタ特性の点からは基板温度は
高い方がよい。このことから、上記受光基板２の温度を
１５０℃〜２５０℃として、光学多層膜を形成している
のである。
【００５５】（３）多層膜エッチング工程 次ぎに、図４(c)の光学多層膜１１０を積層した受光基
板２を乾燥させた後、受光基板２上にウエハとレジスト
との密着性を向上させるための密着促進剤を塗布する。
その後、この受光基板２をオーブンで加熱して、密着促
進剤の溶剤を十分に除去する。そして、図４(d)に示す
ように、例えば東京応化(株)製のネガタイプレジスト
(ＯＭＲ−８３等)を少なくとも厚さ６〜１０μｍに塗布
する。このレジストは所定の温度でプリベークした後に
露光と現像を行い、電極パッド４，５の部分の光学多層
膜１１０が露出するようにレジストを除去して、レジス
トパターン１５を形成する。その後、ポストベークによ
りレジストパターン１５を硬化する。なお、受光部を複
数に分割した構成の受光基板では、その受光部を分割し
ている分割ラインの部分のレジストも除去する。
【００５６】次ぎに、フッ酸−硫酸系の混合液を所定の
温度にコントロールして、その液中に図４(d)のレジス
トをパターニングした受光基板２すなわち光学多層膜フ
ィルタ付きのウエハを投入し、露出した光学多層膜１１
０のエッチングが終了するまで撹拌しながら保持する。
このとき、結晶化していない光学多層膜１１０のエッチ
ング条件は、例えばフッ酸：硫酸：水の混合比＝１：
４：１〜１：６：１、エッチング液の温度２０±５℃
で、エッチング速度０．０８〜０．１５μｍ／ｓｅｃと
する。なお、上記エッチング液の温度を上げるにつれて
エッチング速度は速くなるが(例えば液温が３０℃でエ
ッチング速度は約０．２μｍ／ｓｅｃ)、フッ酸の蒸発
量が増加するので液温が高くなるほどエッチング液濃度
の管理が困難になる。また、５０℃以上でエッチングを
行うと、短時間でレジスト剥離が発生しパターンの形成
が不可能になる。
【００５７】そして、図４(e)に示すように、エッチン
グ終了により電極パッド４，５の部分が除去された光学
多層膜１１１を形成する。その後、上記ウエハは直ちに
混合液中より取り出して、速やかに純水にて洗浄する。
そして、十分に水洗及び乾燥を行った後に、レジスト剥
離液を用いてレジストパターン１５を除去する。
【００５８】（４）実装工程 次ぎに、上記光学多層膜１４のエッチングを終えたウエ
ハは、スクライブ手法やダイシング等により個々のチッ
プに分割される。さらに、図１に示すように、個々のチ
ップすなわち受光基板２はセラミック製のスラム１の凹
部１ａの底部にエポキシ系樹脂やフェノール系樹脂等の
接着剤を用いてダイボンドする。その後、上記受光基板
２上の電極パッド４，５とリードピン６とをＡu等のワ
イヤでワイヤボンディングして、最後にエポキシ系樹脂
やシリコン系樹脂を充填して樹脂部３を形成する。この
樹脂部３により受光基板２を覆うことによって、湿度等
による特性の劣化を防止して、耐環境性を高めている。
【００５９】このようにして、図４(a)〜(e)の工程と実
装工程によって作製した多層膜フィルタ付き受光素子
は、図７に示すように、視感度補正された分光感度特性
を得ることができる。また、上記光学多層膜１１１は、
空気中の水分等による曇りが生じることがなく、特性劣
化を防止できる。また、上記光学多層膜１１１は受光基
板２の保護膜の役割をするから、この多層膜フィルタ付
き受光素子の信頼性が向上する。また、上記光学多層膜
１１１はウエハ単位で成膜することができ、従来のガラ
ス製吸収フィルタの取り付け等の作業をなくすことがで
きる。また、イオンビームエッチングやプラズマエッチ
ング等のドライエッチングの代わりに湿式エッチングを
用いて光学多層膜のパターン化が行えるため、ドライエ
ッチングで加工するのに比べて量産性に優れ、イオンビ
ームによる受光基板２の半導体結晶にダメージを与える
ことがない。したがって、低コストで、かつ信頼性の向
上した多層膜フィルタ付き受光素子を実現することがで
きる。
【００６０】（第２実施例） 図８はこの発明の第２実施例の多層膜フィルタ付き受光
素子の上面図を示し、図９はこの第２実施例の多層膜フ
ィルタ付き受光素子の受光基板２の一部を垂直に切り取
った斜視図を示している。上記受光基板２の受光部とし
てのＰ型層２ａに対応する領域１６以外の斜線領域を金
属膜等で覆って、遮光膜１７を形成している。この遮光
膜１７によって、ガードリング電極７への入射光が反射
される。したがって、表面が荒れたガードリング電極７
で散乱した光が光学多層膜４０中を伝搬して、受光基板
２の端面で受光されることが無い。
【００６１】以下に、上記遮光膜を有する多層膜フィル
タ付き受光素子の作製方法について述べる。
【００６２】図１０(a)〜(e)は第１実施例の図４(a)〜
(e)と同じ構成で、同一構成部は同一参照番号を付して
いる。図１０(a)〜(e)の工程で多層膜フィルタ付き受光
素子のウエハを作製した後、図１０(f)に示すように、
光学多層膜１１１上にＡl，ＮiまたはＣu等を蒸着し
て、金属膜１２０を形成する。次ぎに、図１０(g)に示
すように、上記金属膜１２０上のＰ型層２ａに対応する
領域と電極パッド４，５に対応する領域以外の領域にレ
ジストをパターニングした後、エッチングにより受光部
に対応する領域等の不要な金属膜１２０を除去して、遮
光膜１２１を形成する。そして、エッチング後にレジス
トを剥離する。なお、このときのエッチング液は、上記
金属膜１２０がＡlからなる場合はリン酸あるいはリン
酸と硝酸の混合液を用い、金属膜１２０がＮiからなる
場合は硝酸等を用いる。また、上記金属膜１２０がＣu
からなる場合は、エッチング液は過硫酸アンモニウム等
を用いる。
【００６３】以下に、上記多層膜フィルタ付き受光素子
の他の作製工程について述べる。
【００６４】図１１(a)〜(c)は図４(a)〜(c)と同じ構成
で、同一構成部は同一参照番号を付している。図１１
(a)〜(c)でこの多層膜フィルタ付き受光素子のウエハを
作成した後、図１１(d)に示すように、多層膜１１０上
にＡl，ＮiまたはＣu等の金属膜１２０を蒸着等によっ
て形成する。次ぎに、図１１(e)に示すように、金属膜
１２０をパターン化して、遮光膜１２１を形成する。そ
の後、図１１(f)に示すように、上記光学多層膜１１０
上と遮光膜１２１上にレジスト１３０をパターンニング
する。次ぎに、図１１(g)に示すように、上記光学多層
膜１１０をエッチングによりパターン化して、光学多層
膜１１１を形成する。
【００６５】このように、上記遮光膜１７，１２１によ
って、ガードリング電極７への入射光を反射して、分光
感度特性の悪化を防ぎ、良好な特性を得ることができ
る。
【００６６】（第３実施例） また、多層膜フィルタ付き受光素子の表面側にだけ光が
入射する場合は、第２実施例の遮光膜で十分であるが、
側面に光が入射する場合には、分光感度特性が悪化する
可能性がある。
【００６７】図１２は図１に示す多層膜フィルタ付き受
光素子と樹脂部を除き同一の構成をしており、同一構成
部は同一参照番号を付している。受光基板２をステム１
の凹部１ａの底面にダイボンドした後に、不透過性樹脂
をステム１の凹部１ａに流し込んで硬化させて、不透明
樹脂１０２を形成している。この不透明樹脂１０２の平
面は受光基板２の表面に一致している。さらに、上記受
光基板２上と不透明樹脂１０２上にエポキシ系樹脂等の
透明樹脂を流し込んで硬化させて、樹脂部１０３を形成
している。このため、上記受光基板２の側面に入射する
可視光や赤外光は、不透過性樹脂１０２によって吸収さ
れるから、この受光基板２の側面から不要な光が内部に
入るのを防ぐことができる。したがって、上記受光基板
２の側面での受光を無くすことができ、分光感度特性の
良好な多層膜フィルタ付き受光素子を実現することがで
きる。
【００６８】（第４実施例） 図１３はこの発明の第４実施例の多層膜フィルタ付き受
光素子の受光基板２の一部を垂直に切り取った斜視図を
示しており、上記受光基板２は第１実施例または第２実
施例に基づいて作製した受光基板を用いている（第２実
施例の遮光膜１７は図示せず）。上記受光基板２の側面
の全面には、Ａl等からなる金属反射膜としての遮光膜
１８を形成している。この遮光膜１８は受光基板２の側
面に入射する光を反射して、受光基板２に光が入るのを
防ぐ。
【００６９】図１４(a)〜(c)はこの第４実施例の多層膜
フィルタ付き受光素子の作製工程を示している。まず、
図１４(a)に示すように、第１実施例または第２実施例
に基づいて多層膜フィルタ付き受光素子をウエハ１４０
に作製する。次ぎに、図１４(b)に示すように、ウエハ
１４０をダイシング等により分割して、受光基板１４１
を得る。次ぎに、図１４(c)に示すように、受光基板１
４１の側面にスパッタ等の方法でＡl等の遮光膜１４２
を形成する。上記遮光膜１４２は受光基板１４１の側面
の全面に成膜する必要があるので、回り込みの大きいス
パッタ等の方法が側面の成膜に向いている。また、ダイ
シング前の図１４(a)において、受光基板２上の多層膜
１４３と電極パッド１４４，１４５にレジスト等を塗布
しておき、ダイシングにより分割した後に側面の遮光膜
１４２を成膜して、その後にレジストを除去すれば、受
光基板２上の多層膜１４６に金属反射膜が回り込んで形
成されるのを防ぐことができる。
【００７０】このようにして、上記受光基板１４１の側
面に入射する光は側面の遮光膜１４２で反射され、受光
基板１４１の側面から内部へ入るのを防ぐことができ
る。したがって、上記受光基板１４１の側面での受光を
無くすことができ、分光感度特性の良好な多層膜フィル
タ付き受光素子を実現することができる。
【００７１】（第５実施例） 図１５はこの発明の第５実施例の多層膜フィルタ付き受
光素子の受光基板の一部を垂直に切り取った斜視図を示
しており、受光基板１５０の表面側かつ周辺にＢ(ボロ
ン)などを拡散して、高い不純物濃度を有するＰ+層２６
を形成し、このＰ+層２６の内側にＰ(リン)などを拡散
して、高い不純物濃度を有するＮ+層２７を形成してい
る。そして、上記Ｐ+層２６上とＮ+層２７上には、Ｐ+
層２６とＮ+層２７とを短絡する金属層２８を形成して
いる。さらに、第２実施例の図８，図９に示したよう
に、遮光膜１７を受光部としてのＰ型層２ａに対応する
領域以外の領域に形成している。
【００７２】上記構成の多層膜フィルタ付き受光素子に
よれば、受光基板１５０の側面に光が入射すると、この
入射光によって発生したキャリアは、ＰＮ接合されたＰ
+層２６とＮ+層２７とで吸収する。さらに、Ｐ+層２６
とＮ+層２７とを金属層２８で短絡しているから、上記
入射光による受光電流の発生を防ぐことができる。この
ように、多層膜フィルタや遮光膜のない受光基板１５０
の側面での受光を無くすことによって、分光感度特性を
良好な多層膜フィルタ付き受光素子を実現することがで
きる。さらに、上記遮光膜１７を用いることによって、
ガードリング電極７での散乱による分光感度特性の悪化
も防ぐことができる。また、上記遮光膜１７を用いない
場合でも、この第５実施例の多層膜フィルタ付き受光素
子によれば、ガードリング電極７で散乱した光が受光基
板１５０の表面側かつ周辺の領域で受光されても、分光
感度特性の悪化をある程度防ぐことができる。
【００７３】（第６実施例） 図１６はこの発明の多層膜フィルタ付き受光素子を用い
た自動露出システムのカメラ用測光回路を示している。
分光感度特性を視感度に合わせた多層膜フィルタ付き受
光素子１６０のアノードを増幅器ＡＭＰの入力端子
（−）に接続し、多層膜フィルタ付き受光素子１６０の
カソードを増幅器ＡＭＰの入力端子（＋）に接続してい
る。そして、ログダイオード１６１のアノードを増幅器
ＡＭＰの入力端子（−）に接続し、ログダイオード１６
１のカソードを増幅器ＡＭＰの出力端子に接続してい
る。上記増幅器ＡＭＰとログダイオード１６１で対数増
幅回路１６２を構成している。
【００７４】上記構成において、入射光は多層膜フィル
タ付き受光素子１６０で電流に変換され、対数増幅回路
１６２で対数変換されて電圧信号として出力する。その
電圧信号を図示しないマイコン等を用いて処理し、入射
光量に応じてカメラの絞りや露出時間を調整する。した
がって、上記多層膜フィルタ付き受光素子１６０の分光
感度特性を視感度に合わせることにより、正確な光量測
定のできる自動露出システムを実現することができる。
【００７５】（第７実施例） 図１７はこの発明の多層膜フィルタ付き受光素子を用い
た色判別システムにおいて、光の３原色に合わせた多層
膜フィルタ付き受光素子の分光感度特性を示している。
三つの多層膜フィルタ付き受光素子に光の３原色の青
Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒの光を透過する狭帯域フィルタを夫々形
成し、３つの多層膜フィルタ付き受光素子の出力を比較
することにより、入射光すなわち対象物の色の判別を行
うことができる。
【００７６】（第８実施例） 一般に、発光ダイオードと受光素子を用いた室内のリモ
コンでは、蛍光灯からの外乱光が強く、伝送特性を悪化
させる要因になっている。通常の蛍光灯の場合は、受光
した後に電気回路で除去することができるが、近年増加
しているインバータ蛍光灯の場合は、電気回路で除去す
ることが難しいので、受光する前に除去する必要があ
る。このため、受光素子の受光帯域を送信側の発光ダイ
オードの発光波長帯域にできるだけ近づけて、発光ダイ
オードの発光波長帯域以外の帯域は受光しないことが望
ましい。
【００７７】図１８はこの発明の多層膜フィルタ付き受
光素子を用いた光空間伝送システムにおいて、送信側の
発光ダイオードＬＥＤの発光特性と受信側の多層膜フィ
ルタ付き受光素子ＰＤの分光感度特性とを示している。
上記受信側の多層膜フィルタ付き受光素子ＰＤの分光感
度特性は、可視光領域をトナー入り樹脂と多層膜のフィ
ルタ効果により除去して、送信側の発光ダイオードＬＥ
Ｄの発光波長帯域を囲むように近づけている。
【００７８】したがって、上記多層膜フィルタ付き受光
素子ＰＤは、送信側の発光ダイオードＬＥＤの発光波長
帯域以外の波長帯域の光を除去して、不要な光による伝
送特性の劣化を防止することができる。
【００７９】（第９実施例） 図１９(a)はこの発明の多層膜フィルタ付き受光素子を
用いた波長多重方式の光波長多重空間伝送システムの構
成の一部を示している。送信側に複数の発光ダイオード
ＬＥＤをＣＨ.１〜ＣＨ.ｎに割り当て、受信側にこのＣ
Ｈ.１〜ＣＨ.ｎに対応する多層膜フィルタ付き受光素子
ＰＤを割り当てる。そして、図１９(b)に示すように、
各ＣＨに割り当てられた発光ダイオードＬＥＤの発光特
性を夫々異なる狭帯域に設定して、その発光ダイオード
ＬＥＤに対応する多層膜フィルタ付き受光素子ＰＤの分
光感度特性を発光ダイオードＬＥＤの各発光特性に合わ
せている。
【００８０】したがって、他のチャンネルの光や不要な
光による伝送特性の劣化を防止して、複数のチャンネル
を同時に伝送できる光波長多重空間伝送システムを実現
することができる。
【００８１】上記第２実施例では、第１実施例で示した
多層膜フィルタ付き受光素子を用いたが、第１実施例以
外の多層膜フィルタ付き受光素子を用いてもよい。
【００８２】また、上記第３，第４実施例では、第１実
施例または第２実施例の多層膜フィルタ付き受光素子を
用いたが、第１，第２実施例以外の多層膜フィルタ付き
受光素子を用いてもよい。
【００８３】また、上記第５実施例では、高い不純物濃
度を有するＰ+層２６とＮ+層２７とを金属層２８で短絡
したが、Ｐ+層とＮ+層とはＰＮ接合しているだけでも効
果はあり、必ずしもＰ+層とＮ+層とを短絡する金属層は
なくてもよい。
【００８４】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の多層膜フィルタ付き受光素子によれば、多層膜が高
屈折率膜と低屈折率膜で構成され、上記多層膜は水分に
より曇ることがなく、特性の劣化を防止する。また、受
光基板の保護膜としても働き、特性の劣化を防止して、
信頼性が向上する。また、上記多層膜はウエハ単位で製
膜することができ、受光基板毎にガラス製吸収フィルタ
を取り付ける作業等が不要となり、コストを低減するこ
とができる。さらに、この高屈折率膜と低屈折率膜のう
ち少なくとも一方が非晶質であるから、湿式エッチング
による多層膜の加工がしやすくなり、生産性が向上し
て、低コストな多層膜フィルタ付き受光素子を実現する
ことができる。
【００８５】また、上記多層膜のうちの非晶質の膜は、
結晶化する温度より低い温度で形成しているから、上記
受光基板の温度を管理することにより、非晶質の膜を容
易に形成することができる。また、湿式エッチングによ
る多層膜の加工を容易にすることができる。
【００８６】また、上記多層膜はアモルファスのＴiＯ2
膜を含んでいるから、このＴiＯ2膜は非晶質でエッチン
グしやすく、湿式エッチングによる多層膜の加工をさら
に容易にすることができる。
【００８７】また、請求項２の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、多層膜が高屈折率膜と低屈折率膜
で構成され、上記多層膜は水分により曇ることがなく、
特性の劣化を防止する。また、受光基板の保護膜として
も働き、特性の劣化を防止して、信頼性が向上する。ま
た、上記多層膜はウエハ単位で製膜することができ、受
光基板毎にガラス製吸収フィルタを取り付ける作業等が
不要となり、コストを低減することができる。さらに、
この高屈折率膜と低屈折率膜のうち少なくとも一方が非
晶質であるから、湿式エッチングによる多層膜の加工が
しやすくなり、生産性が向上して、低コストな多層膜フ
ィルタ付き受光素子を実現することができる。また、上
記多層膜の各層は複数のグループに分かれ、各グループ
の光学的膜厚が等差級数を夫々形成すると共に、複数の
グループの等差級数の公差が互いに異なるので、これら
の複数の等差級数を構成する層は、夫々異なる透過帯域
を有し、その透過帯域を組み合わせることによって、上
記多層膜のフィルタ特性を任意に設定することができ
る。したがって、上記多層膜を構成する各層の光学的膜
厚を設定することによって、任意の分光感度特性を有す
る多層膜フィルタ付き受光素子を実現することができ
る。
【００８８】また、請求項３の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項１または２の多層膜フィル
タ付き受光素子において、表面側に受光部が形成されて
いる光電変換用の受光基板と、この受光基板の表面上に
形成され、波長選択性を有する多層膜を備え、上記多層
膜上の受光部に対応する領域以外の領域に不透過膜を形
成しているから、この不透過膜で覆われた領域に入射し
た光は、この不透過膜で反射または吸収して除去でき
る。したがって、上記受光部以外の領域に入射する不要
な光による分光感度特性の劣化を防止することができ
る。
【００８９】また、請求項４の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項３の多層膜フィルタ付き受
光素子において、上記不透過膜が金属反射膜からなるの
で、上記受光基板上の受光部に対応する領域以外の領域
に入射した光は、この金属反射膜に反射され、多層膜フ
ィルタで除かれるべき波長帯域の光を含む不要な光が受
光基板に受光されることがない。したがって、上記受光
部以外の領域に入射する不要な光による分光感度特性の
劣化を防止することができる。
【００９０】また、請求項５の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項３または４の多層膜フィル
タ付き受光素子において、上記受光基板の側面と裏面と
のうちの少なくとも側面を不透過性樹脂で覆ったから、
上記受光基板の側面に入射する光を不透過性樹脂で反射
または吸収して、多層膜フィルタで除かれるべき波長帯
域の光を含む不要な光が受光基板に受光されることがな
い。したがって、分光感度特性の劣化を防止することが
できる。さらに、上記受光部の裏面を不透過性樹脂で覆
った場合は、受光基板の裏面に入射する光を不透過性樹
脂で反射または吸収して、不要な光が受光基板に受光さ
れることがないから、側面と裏面に入射する光による分
光感度特性の劣化を防止することができる。
【００９１】また、請求項６の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項３または４の多層膜フィル
タ付き受光素子において、上記受光基板の側面と裏面と
のうちの少なくとも側面を金属反射膜で覆ったから、上
記受光基板の側面に入射する光を金属反射膜で反射また
は吸収して、多層膜フィルタで除かれるべき波長帯域の
光を含む不要な光が受光基板に受光されることがない。
したがって、分光感度特性の劣化を防止することができ
る。さらに、上記受光部の裏面を金属反射膜で覆った場
合は、受光基板の裏面に入射する光を金属反射膜で反射
または吸収して、不要な光が受光基板に受光されること
がないから、側面と裏面に入射する光による分光感度特
性の劣化を防止することができる。
【００９２】また、請求項７の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項３または４の多層膜フィル
タ付き受光素子において、上記受光基板の表面かつ周辺
の領域に高い不純物濃度のＰ+層を形成し、そのＰ+層の
内側に高い不純物濃度のＮ+層を形成して、Ｐ+層とＮ+
層とをＰＮ接合したから、上記受光基板の側面に入射し
た光によってキャリアが発生しても、この発生したキャ
リアはＰＮ接合されたＰ+層とＮ+層が吸収して、受光電
流が発生しない。したがって、上記受光基板の側面に不
要な光が入射しても、受光電流の発生を防止することが
でき、良好な分光感度特性を得ることができる。
【００９３】また、請求項８の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項１乃至７のいずれか一つの
多層膜フィルタ付き受光素子において、上記受光基板全
体を透明樹脂で封止したから、湿度等による受光基板の
劣化を防止することができ、多層膜や受光基板を保護す
ることができる。
【００９４】また、請求項９の発明の多層膜フィルタ付
き受光素子によれば、請求項８の多層膜フィルタ付き受
光素子において、上記透明樹脂に接する多層膜の最上層
が低屈折率膜であるから、上記透明樹脂との整合を取る
ことができ、良好な分光感度特性を得ることができる。
【００９５】また、請求項１０の発明の多層膜フィルタ
付き受光素子によれば、請求項１乃至９のいずれか一つ
の多層膜フィルタ付き受光素子において、分光感度特性
を視感度と略同一になるように上記多層膜のフィルタ特
性を合わせたから、人間の可視光領域での光量測定が必
要な装置等に用いて、正確な光量測定のできる多層膜フ
ィルタ付き受光素子を実現することができる。
【００９６】また、請求項１１の発明の多層膜フィルタ
付き受光素子の製造方法によれば、請求項１乃至１０の
いずれか一つの多層膜フィルタ付き受光素子において、
上記多層膜のアモルファスのＴiＯ2膜を形成するとき、
上記受光基板の温度を２５０℃以下にしたので、アモル
ファスのＴiＯ2膜を容易に形成することができる。
【００９７】また、請求項１２の発明の多層膜フィルタ
付き受光素子の製造方法によれば、請求項１乃至１０の
いずれか一つの多層膜フィルタ付き受光素子において、
上記多層膜を湿式エッチングによってパターン形成する
から、イオンビームエッチングやプラズマエッチング等
のドライエッチングに比して生産性が向上して、コスト
を低減することができる。また、上記受光基板のイオン
ビームによるダメージを防止できるから、この多層膜フ
ィルタ付き受光素子の信頼性が向上する。
【００９８】また、請求項１３の発明の多層膜フィルタ
付き受光素子の製造方法によれば、請求項１２の多層膜
フィルタ付き受光素子において、上記湿式エッチングの
エッチング液として、フッ酸と硫酸とを含む混合液を用
いたから、湿式エッチングによる上記多層膜のパターン
形成を容易にすることができる。
【００９９】また、請求項１乃至１０のいずれか一つの
多層膜フィルタ付き受光素子をセンサ部に用いた場合、
例えばカメラの自動露出システム等の光量測定に必要な
分光感度特性を任意に設定することができ、低コスト
で、かつ、正確な光量測定のできる自動露出システムを
実現することができる。
【０１００】また、請求項１乃至１０のいずれか一つの
多層膜フィルタ付き受光素子をセンサ部に用いた場合、
三つの多層膜フィルタ付き受光素子の分光感度特性を光
の３原色の青、緑、赤の光を透過するように夫々形成し
て、これら三つの多層膜フィルタ付き受光素子の出力を
比較することで、入射光すなわち対象物の色の判別がで
きる色判別システムを実現することができる。
【０１０１】また、請求項１乃至１０のいずれか一つの
多層膜フィルタ付き受光素子を光空間伝送システムのセ
ンサ部に用いた場合、この多層膜フィルタ付き受光素子
の分光感度特性を所定の狭帯域に合わせ、その所定の狭
帯域と送信側の発光波長帯域をできるだけ近づけて、他
の波長帯域の光を除去して、不要な光による伝送特性の
劣化を防止することができる。したがって、所定の狭帯
域以外の光に影響されないから、伝送特性の良好な光空
間伝送システムを実現できる。
【０１０２】また、請求項１乃至１０のいずれか一つの
多層膜フィルタ付き受光素子を光波長多重空間伝送シス
テムのセンサ部に複数用いた場合、各多層膜フィルタ付
き受光素子の分光感度特性が異なる帯域であるから、夫
々の帯域に対応する発光波長帯域の光を送信側から受け
て、複数のチャンネルの空間伝送をすることができる。し
たがって、他のチャンネルの光や不要な光による伝送特
性の劣化を防止して、複数のチャンネルを同時に伝送す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明の第１実施例の多層膜フィル
タ付き受光素子の断面図である。
【図２】 図２は上記第１実施例の受光基板の一部を切
り取った斜視図である。
【図３】 図３は上記第１実施例の受光基板上の多層膜
の断面図である。
【図４】 図４(a)〜(e)は上記第１実施例の多層膜フィ
ルタ付き受光素子の作製工程を示す工程図である。
【図５】 図５は幾つかの基板温度で作製した多層膜の
Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図６】 図６はＴiＯ2からなる高屈折率膜の屈折率の
基板温度依存性を示す図である。
【図７】 図７は上記第１実施例の多層膜フィルタ付き
受光素子の分光感度特性を示す図である。
【図８】 図８はこの発明の第２実施例の多層膜フィル
タ付き受光素子の上面図である。
【図９】 図９は上記第２実施例の多層膜フィルタ付き
受光素子の断面図である。
【図１０】 図１０(a)〜(g)は上記第２実施例の多層膜
フィルタ付き受光素子の作製工程を示す工程図である。
【図１１】 図１１(a)〜(g)は上記第２実施例の多層膜
フィルタ付き受光素子の他の作製工程を示す工程図であ
る。
【図１２】 図１２はこの発明の第３実施例の多層膜フ
ィルタ付き受光素子の上面図である。
【図１３】 図１３はこの発明の第４実施例の受光基板
の一部を切り取った斜視図である。
【図１４】 図１４(a)〜(c)は上記第４実施例の多層膜
フィルタ付き受光素子の作製工程を示す工程図である。
【図１５】 図１５はこの発明の第５実施例の受光基板
の一部を切り取った斜視図である。
【図１６】 図１６はこの発明の第６実施例の自動露出
システムの多層膜フィルタ付き受光素子を用いたカメラ
用測光回路である。
【図１７】 図１７はこの発明の第７実施例の色判別シ
ステムに用いた多層膜フィルタ付き受光素子の受光感度
特性である。
【図１８】 図１８はこの発明の第８実施例の光空間伝
送システムに用いた多層膜フィルタ付き受光素子の受光
感度特性である。
【図１９】 図１９(a)はこの発明の第９実施例の光波
長多重空間伝送システムに多層膜フィルタ付き受光素子
を用いた構成を示す図であり、図１９(b)はこの多層膜
フィルタ付き受光素子の受光感度特性を示す図である。
【図２０】 図２０は従来のガラス製吸収フィルタ付き
受光素子の断面図である。
【図２１】 図２１は上記ガラス製吸収フィルタの透過
率特性を示す図である。
【図２２】 図２２は多層膜フィルタ付き受光素子の断
面図である。
【図２３】 図２３は多層膜フィルタ付き受光素子の受
光基板の断面図であり、電極部に入射する光の散乱を示
す図である。
【図２４】 図２４はＳiフォトダイオードの分光感度
特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ステム、２…受光基板、３…樹脂部、４，５…電極
パッド、６…リードピン、７…ガードリング電極、８，
１２…ＳiＯ2層、１５…レジストパターン、１７，１８
…遮光膜、１０…ガラス製吸収フィルタ、２０，３０，
４０…光学多層膜、２１……入射光、２２，２５…散乱
光、２３，２４…光、２６…Ｐ+層、２７…Ｎ+層、２８
……金属層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 昭七 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 船越 貴博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 三宅 浩二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 中道 眞澄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−68087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81604（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−24969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−45086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−61457（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−299265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53120（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−95767（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/02 - 31/0392

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光電変換用の受光基板と、上記受光基板
    上に形成され、波長選択性を有する多層膜とを備えた多
    層膜フィルタ付き受光素子であって、 上記多層膜は、高屈折率膜と低屈折率膜で構成され、上
    記高屈折率膜と上記低屈折率膜のうち少なくとも一方が
    非晶質であり、 上記多層膜のうちの非晶質の膜は、結晶化する温度より
    低い温度で形成されたＴiＯ2膜であることを特徴とする
    多層膜フィルタ付き受光素子。
  2. 【請求項２】 光電変換用の受光基板と、上記受光基板
    上に形成され、波長選択性を有する多層膜とを備えた多
    層膜フィルタ付き受光素子であって、 上記多層膜は、高屈折率膜と低屈折率膜で構成され、上
    記高屈折率膜と上記低屈折率膜のうち少なくとも一方が
    非晶質であり、 上記多層膜の各層は複数のグループに分かれ、上記各グ
    ループの光学的膜厚が等差級数を夫々形成すると共に、
    上記複数のグループの等差級数の公差が互いに異なるこ
    とを特徴とする多層膜フィルタ付き受光素子。
  3. 【請求項３】 上記多層膜上の上記受光部に対応する領
    域以外の領域に不透過膜を形成したことを特徴とする請
    求項１または２に記載の多層膜フィルタ付き受光素子。
  4. 【請求項４】 上記不透過膜が金属反射膜からなること
    を特徴とする請求項３に記載の多層膜フィルタ付き受光
    素子。
  5. 【請求項５】 上記受光基板の側面と裏面とのうちの少
    なくとも側面を不透過性樹脂で覆ったことを特徴とする
    請求項３または４に記載の多層膜フィルタ付き受光素
    子。
  6. 【請求項６】 上記受光基板の側面と裏面とのうちの少
    なくとも側面を金属反射膜で覆ったことを特徴とする請
    求項３または４に記載の多層膜フィルタ付き受光素子。
  7. 【請求項７】 上記受光基板の表面かつ周辺の領域に高
    い不純物濃度のＰ+層を形成し、そのＰ+層の内側に高い
    不純物濃度のＮ+層を形成して、上記Ｐ+層とＮ+層とを
    ＰＮ接合したことを特徴とする請求項３または４に記載
    の多層膜フィルタ付き受光素子。
  8. 【請求項８】 上記受光基板全体を透明樹脂で封止した
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載
    の多層膜フィルタ付き受光素子。
  9. 【請求項９】 上記透明樹脂に接する上記多層膜の最上
    層が、低屈折率膜であることを特徴とする請求項８に記
    載の多層膜フィルタ付き受光素子。
  10. 【請求項１０】 分光感度特性が視感度と略同一になる
    ように上記多層膜のフィルタ特性を合わせたことを特徴
    とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の多層膜フ
    ィルタ付き受光素子。
  11. 【請求項１１】 上記多層膜のアモルファスのＴiＯ2膜
    を形成するとき、上記受光基板の温度を２５０℃以下に
    したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つ
    に記載の多層膜フィルタ付き受光素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 上記多層膜を湿式エッチングによって
    パターン形成したことを特徴とする請求項１乃至１０の
    いずれか一つに記載の多層膜フィルタ付き受光素子の製
    造方法。
  13. 【請求項１３】 上記湿式エッチングのエッチング液と
    して、フッ酸と硫酸とを含む混合液を用いたことを特徴
    とする請求項１２に記載の多層膜フィルタ付き受光素子
    の製造方法。
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