JP3375147B2 - 半導体光検出装置 - Google Patents
半導体光検出装置Info
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- semiconductor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、干渉フィルタを介して
半導体光検出素子に入射する光を検出する半導体光検出
装置に関するものである。
半導体光検出素子に入射する光を検出する半導体光検出
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光入力位置を時系列信号に変換
する撮像素子にはフォトダイオードアレイが用いられ、
フォトダイオードアレイ型光検出装置を構成している。
特に、半導体を用いた自己走査機能を有する撮像素子
は、イメージセンサとよばれている。
する撮像素子にはフォトダイオードアレイが用いられ、
フォトダイオードアレイ型光検出装置を構成している。
特に、半導体を用いた自己走査機能を有する撮像素子
は、イメージセンサとよばれている。
【０００３】このイメージセンサは、光電変換、蓄積、
走査の諸機能部から成り立っている。走査にはスイッチ
手段または転送手段が用いられ、この走査によって信号
電荷は共通信号線であるビデオラインまで運ばれる。ま
た、イメージセンサの各フォトダイオードは幾何学的に
固定されているために本質的に図形歪みが小さく、また
小型軽量で振動衝撃など耐環境性に優れており、さらに
低電圧低消費電力などの特徴を持っている。このような
イメージセンサは、フォトダイオードの配列により一次
元イメージセンサと二次元イメージセンサに大別され
る。
走査の諸機能部から成り立っている。走査にはスイッチ
手段または転送手段が用いられ、この走査によって信号
電荷は共通信号線であるビデオラインまで運ばれる。ま
た、イメージセンサの各フォトダイオードは幾何学的に
固定されているために本質的に図形歪みが小さく、また
小型軽量で振動衝撃など耐環境性に優れており、さらに
低電圧低消費電力などの特徴を持っている。このような
イメージセンサは、フォトダイオードの配列により一次
元イメージセンサと二次元イメージセンサに大別され
る。
【０００４】イメージセンサは視覚機能を有するセンサ
として幅広い応用が考えられるが、特に一次元イメージ
センサは、距離測定、色識別、物体認識また分光光度計
用のマルチチャンネル検出器などへの応用分野を持つ。
として幅広い応用が考えられるが、特に一次元イメージ
センサは、距離測定、色識別、物体認識また分光光度計
用のマルチチャンネル検出器などへの応用分野を持つ。
【０００５】図１０に、通常のマルチチャンネル分光測
光システムの概略を示す。光源６には、通常タングステ
ンランプが使用される。光源６から出射された光は測定
試料７を通過後に、入射光の波長の反射角度が変化する
グレーティング８によって分光される。分光された光は
一次元イメージセンサ９に入射し、このイメージセンサ
９の出力は信号分析器１０に与えられる。一方、測定試
料７を介さない光源６からの出射光をグレーティング８
で分光後、一次元イメージセンサ９に入射してさらに信
号分析器１０に与える。したがって、この信号分析器１
０においては、測定試料７を介して得られた前出力と、
測定試料を介さずに得られた後出力との差を検出し、ど
の波長でどのくらいの大きさの光吸収が測定試料７にお
いて生じたのかが判別される。このため、この測定によ
って、測定試料７に含まれる構成物質を特定することが
できる。
光システムの概略を示す。光源６には、通常タングステ
ンランプが使用される。光源６から出射された光は測定
試料７を通過後に、入射光の波長の反射角度が変化する
グレーティング８によって分光される。分光された光は
一次元イメージセンサ９に入射し、このイメージセンサ
９の出力は信号分析器１０に与えられる。一方、測定試
料７を介さない光源６からの出射光をグレーティング８
で分光後、一次元イメージセンサ９に入射してさらに信
号分析器１０に与える。したがって、この信号分析器１
０においては、測定試料７を介して得られた前出力と、
測定試料を介さずに得られた後出力との差を検出し、ど
の波長でどのくらいの大きさの光吸収が測定試料７にお
いて生じたのかが判別される。このため、この測定によ
って、測定試料７に含まれる構成物質を特定することが
できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の分光測光システムではグレーティング等の諸部品を
必要とすることから、システム全体が大型化・重量化
し、実用性に乏しい。しかも各光学部品を経ることによ
って、ノイズ等の影響により波長分解能が著しく低下し
てしまうという問題があった。
来の分光測光システムではグレーティング等の諸部品を
必要とすることから、システム全体が大型化・重量化
し、実用性に乏しい。しかも各光学部品を経ることによ
って、ノイズ等の影響により波長分解能が著しく低下し
てしまうという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、上記問題点を解決した半
導体光検出装置を提供することを目的とする。
導体光検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体光検
出装置は、複数のフォトダイオードが表面にモノリシッ
クに配列された半導体イメージセンサと、この半導体イ
メージセンサの上方にこの半導体イメージセンサとほぼ
平行に且つ近接して配置され、光の入射位置によって透
過光の波長が異なる干渉フィルタとを備え、干渉フィル
タは、位置によって厚みの異なる透明誘電体膜を２枚の
半透明の金属膜で挟んだものであり、半導体イメージセ
ンサの複数のフォトダイオードの表面はその表面が絶縁
保護膜を介して透明導電膜で覆われており、透明導電膜
は、インピーダンスが低く電位が安定した電源に接続さ
れていることを特徴とする。
出装置は、複数のフォトダイオードが表面にモノリシッ
クに配列された半導体イメージセンサと、この半導体イ
メージセンサの上方にこの半導体イメージセンサとほぼ
平行に且つ近接して配置され、光の入射位置によって透
過光の波長が異なる干渉フィルタとを備え、干渉フィル
タは、位置によって厚みの異なる透明誘電体膜を２枚の
半透明の金属膜で挟んだものであり、半導体イメージセ
ンサの複数のフォトダイオードの表面はその表面が絶縁
保護膜を介して透明導電膜で覆われており、透明導電膜
は、インピーダンスが低く電位が安定した電源に接続さ
れていることを特徴とする。
【０００９】上述の装置において、透明導電膜を接地さ
せ、あるいは前述のフォトダイオードが一次元に配列さ
れ、干渉フィルタの厚みがこの配列方向について単調に
変化しているものとすることが可能である。
せ、あるいは前述のフォトダイオードが一次元に配列さ
れ、干渉フィルタの厚みがこの配列方向について単調に
変化しているものとすることが可能である。
【００１０】さらに、本発明に係る半導体光検出装置
は、複数のフォトダイオードが表面にモノリシックに配
列された半導体イメージセンサと、この半導体イメージ
センサの上方にこの半導体イメージセンサとほぼ平行に
且つ近接して配置され、光の入射位置によって透過光の
波長が異なる干渉フィルタとを備え、干渉フィルタは、
位置によって厚みの異なる透明誘電体膜を２枚の半透明
の金属膜で挟んだものであり、この２枚の半透明金属膜
のうちの半導体イメージセンサ側の半透明金属膜は、イ
ンピーダンスが低く電位が安定した電源に接続されてい
ることを特徴とする。
は、複数のフォトダイオードが表面にモノリシックに配
列された半導体イメージセンサと、この半導体イメージ
センサの上方にこの半導体イメージセンサとほぼ平行に
且つ近接して配置され、光の入射位置によって透過光の
波長が異なる干渉フィルタとを備え、干渉フィルタは、
位置によって厚みの異なる透明誘電体膜を２枚の半透明
の金属膜で挟んだものであり、この２枚の半透明金属膜
のうちの半導体イメージセンサ側の半透明金属膜は、イ
ンピーダンスが低く電位が安定した電源に接続されてい
ることを特徴とする。
【００１１】上述の装置において、透明導電膜を接地さ
せ、あるいはフォトダイオードが一次元に配列され、干
渉フィルタの厚みがこの配列方向について単調に変化し
ているものとすることが可能である。さらに、干渉フィ
ルタと半導体イメージセンサとは導電性の材料からなる
バンプで接続され、そのバンプは、上面が半導体イメー
ジセンサ側の半透明金属膜に接触し、下面がインピーダ
ンスが低く電位が安定した電源に接続されている導電膜
に接触した構造とすることが可能である。
せ、あるいはフォトダイオードが一次元に配列され、干
渉フィルタの厚みがこの配列方向について単調に変化し
ているものとすることが可能である。さらに、干渉フィ
ルタと半導体イメージセンサとは導電性の材料からなる
バンプで接続され、そのバンプは、上面が半導体イメー
ジセンサ側の半透明金属膜に接触し、下面がインピーダ
ンスが低く電位が安定した電源に接続されている導電膜
に接触した構造とすることが可能である。
【００１２】
【作用】本発明によれば、干渉フィルタに対向して配設
されている半導体イメージセンサの表面は、絶縁保護膜
を介して透明導電膜で覆われており、その透明導電膜
は、インピーダンスが低く電位が安定した電源に接続さ
れている。このため、電磁波等の影響で電位変化が生
じ、干渉フィルタが有する金属膜にノイズが発生した場
合でも、その透明導電膜が電磁シールドとして機能す
る。したがって、半導体イメージセンサに設けられてい
るフォトダイオードに、前述の電位変化が伝達されるの
を防止することができる。
されている半導体イメージセンサの表面は、絶縁保護膜
を介して透明導電膜で覆われており、その透明導電膜
は、インピーダンスが低く電位が安定した電源に接続さ
れている。このため、電磁波等の影響で電位変化が生
じ、干渉フィルタが有する金属膜にノイズが発生した場
合でも、その透明導電膜が電磁シールドとして機能す
る。したがって、半導体イメージセンサに設けられてい
るフォトダイオードに、前述の電位変化が伝達されるの
を防止することができる。
【００１３】一方、本発明による他の構造では、上述の
ように透明導電膜を設けずに、干渉フィルタが有する２
枚の半透明金属膜のうちの半導体イメージセンサ側の半
透明金属膜が、インピーダンスが低く電位が安定した電
源に接続された構造とする。このため、干渉フィルタを
構成する半透明金属膜自身に電磁シールド効果を持たせ
ることができ、上述の構造同様、フォトダイオードの電
位の安定性を高めることができる。この構造において、
干渉フィルタと半導体イメージセンサとの間に導電性の
バンプを設け、そのバンプの上面が、干渉フィルタの中
にある２枚の半透明金属膜のうち基板側の膜に接触さ
れ、しかもその下面が、インピーダンスが低く電位が安
定した電源に接続されて基板上に設けられている導電膜
に接触された構造としても、同じ様にフォトダイオード
の電位の安定性を高めることができる。
ように透明導電膜を設けずに、干渉フィルタが有する２
枚の半透明金属膜のうちの半導体イメージセンサ側の半
透明金属膜が、インピーダンスが低く電位が安定した電
源に接続された構造とする。このため、干渉フィルタを
構成する半透明金属膜自身に電磁シールド効果を持たせ
ることができ、上述の構造同様、フォトダイオードの電
位の安定性を高めることができる。この構造において、
干渉フィルタと半導体イメージセンサとの間に導電性の
バンプを設け、そのバンプの上面が、干渉フィルタの中
にある２枚の半透明金属膜のうち基板側の膜に接触さ
れ、しかもその下面が、インピーダンスが低く電位が安
定した電源に接続されて基板上に設けられている導電膜
に接触された構造としても、同じ様にフォトダイオード
の電位の安定性を高めることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。
明する。
【００１５】図１は、本発明に係る半導体光検出装置の
第１の実施例を示す概略図である。同図（ａ）がその断
面図、同図（ｂ）がその側面図、同図（ｃ）がその上面
図である。これらの図に示すように、半導体光検出素子
が配列された半導体光検出基板であって、その表面に透
明導電膜２６が形成された一次元イメージセンサチップ
１３はパッケージ１２に載置され、そのイメージセンサ
チップ１３とパッケージリード１８とはボンディングワ
イヤ１７によって電気的導通がとられている。この透明
導電膜２６は、パッケージリード１８のいずれかを介し
てグラウンド（図示せず）に接地される。干渉フィルタ
として用いられる透過波長可変フィルタ１４は、イメー
ジセンサチップ１３の透明導電膜２６上に近接して取り
付けられており、これらは接着剤１５によって固定され
ている。この接着剤１５は、パッケージ１２の内部を気
密的に封止する役目も負っている。ここで、透過波長可
変フィルタ１４の透過光可変方向の長さＬ１は、イメー
ジセンサチップ１４の受光領域の長さＬ２よりも短くな
っている。また、透過波長可変フィルタ１４の周囲の接
着剤１５上には遮光性の樹脂１６が形成されており、そ
のフィルタ１４以外からイメージセンサチップ１３へ光
が入射するのを防止している。なお同図（ｃ）では、本
実施例の構造をより理解しやすくするために接着剤１５
及び遮光用樹脂１６の記載を省いている。
第１の実施例を示す概略図である。同図（ａ）がその断
面図、同図（ｂ）がその側面図、同図（ｃ）がその上面
図である。これらの図に示すように、半導体光検出素子
が配列された半導体光検出基板であって、その表面に透
明導電膜２６が形成された一次元イメージセンサチップ
１３はパッケージ１２に載置され、そのイメージセンサ
チップ１３とパッケージリード１８とはボンディングワ
イヤ１７によって電気的導通がとられている。この透明
導電膜２６は、パッケージリード１８のいずれかを介し
てグラウンド（図示せず）に接地される。干渉フィルタ
として用いられる透過波長可変フィルタ１４は、イメー
ジセンサチップ１３の透明導電膜２６上に近接して取り
付けられており、これらは接着剤１５によって固定され
ている。この接着剤１５は、パッケージ１２の内部を気
密的に封止する役目も負っている。ここで、透過波長可
変フィルタ１４の透過光可変方向の長さＬ１は、イメー
ジセンサチップ１４の受光領域の長さＬ２よりも短くな
っている。また、透過波長可変フィルタ１４の周囲の接
着剤１５上には遮光性の樹脂１６が形成されており、そ
のフィルタ１４以外からイメージセンサチップ１３へ光
が入射するのを防止している。なお同図（ｃ）では、本
実施例の構造をより理解しやすくするために接着剤１５
及び遮光用樹脂１６の記載を省いている。
【００１６】図２は、上述の半導体光検出装置に用いら
れる透過波長可変フィルタ１４の一例を示す図である。
このフィルタは、入射する白色光の短波長側から長波長
側までの透過波長域が、フィルタ上の位置によって連続
的または段階的に変化する干渉フィルタの一種である。
この構造を有するフィルタは既に種々の光学素子に用い
られている。例えば図２（ａ）に示す透過波長可変フィ
ルタ１４に白色光が入射すると、この白色光は紫から赤
までの各波長を持つ成分に分光される。図２（ｂ）は、
透過波長可変方向の断面構造である。同図に示すように
この透過波長可変フィルタ１４は、表面が階段状、傾斜
状またはスロープ状に形成され、かつ裏面が平坦状に形
成された二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層１、ＳｉＯ2 層
１の表裏両面に蒸着された銀（Ａｇ）層２、３、そして
Ａｇ層２の表面とＡｇ層３の裏面にそれぞれ蒸着された
ＳｉＯ2 の保護膜４、５からなる。この透過波長可変フ
ィルタ１４は非常に薄いものであるが、機械的強度を増
すためにミリメートルオーダーの厚い基材の上に積層さ
せることにより、用途に応じた組立てが可能になる。
れる透過波長可変フィルタ１４の一例を示す図である。
このフィルタは、入射する白色光の短波長側から長波長
側までの透過波長域が、フィルタ上の位置によって連続
的または段階的に変化する干渉フィルタの一種である。
この構造を有するフィルタは既に種々の光学素子に用い
られている。例えば図２（ａ）に示す透過波長可変フィ
ルタ１４に白色光が入射すると、この白色光は紫から赤
までの各波長を持つ成分に分光される。図２（ｂ）は、
透過波長可変方向の断面構造である。同図に示すように
この透過波長可変フィルタ１４は、表面が階段状、傾斜
状またはスロープ状に形成され、かつ裏面が平坦状に形
成された二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層１、ＳｉＯ2 層
１の表裏両面に蒸着された銀（Ａｇ）層２、３、そして
Ａｇ層２の表面とＡｇ層３の裏面にそれぞれ蒸着された
ＳｉＯ2 の保護膜４、５からなる。この透過波長可変フ
ィルタ１４は非常に薄いものであるが、機械的強度を増
すためにミリメートルオーダーの厚い基材の上に積層さ
せることにより、用途に応じた組立てが可能になる。
【００１７】以下に、上記第１の実施例に係る半導体光
検出装置の組立てプロセスの一例を前述の図１を用いて
簡単に示す。
検出装置の組立てプロセスの一例を前述の図１を用いて
簡単に示す。
【００１８】最初に、通常の方法にしたがって表面に半
導体光検出素子がモノリシックに配列されたイメージセ
ンサチップ１３を作製し、その表面に導電材料を蒸着し
て透明導電膜２６を形成する。さらにパッケージ１２に
そのイメージセンサチップ１３を載置する。このイメー
ジセンサチップ１３とパッケージリード１８をボンディ
ングワイヤ１７によって接続し、さらに、透明導電膜２
６をパッケージリード１８を介して接地する。この後、
イメージセンサチップ１３に形成された透明導電膜２６
上に透過波長可変フィルタ１４を載せ、接着剤１５で固
定する。最後にフィルタ１４以外からの入射光を遮蔽す
るための遮光樹脂１６をつける。
導体光検出素子がモノリシックに配列されたイメージセ
ンサチップ１３を作製し、その表面に導電材料を蒸着し
て透明導電膜２６を形成する。さらにパッケージ１２に
そのイメージセンサチップ１３を載置する。このイメー
ジセンサチップ１３とパッケージリード１８をボンディ
ングワイヤ１７によって接続し、さらに、透明導電膜２
６をパッケージリード１８を介して接地する。この後、
イメージセンサチップ１３に形成された透明導電膜２６
上に透過波長可変フィルタ１４を載せ、接着剤１５で固
定する。最後にフィルタ１４以外からの入射光を遮蔽す
るための遮光樹脂１６をつける。
【００１９】このようにして構成された図１に示すイメ
ージセンサ１１は、イメージセンサチップ１３とフィル
タ１４が近接して設けられている。これらが互いに離れ
た位置にある場合には、フィルタによって分光された異
なる波長の光どうしがイメージセンサチップに到達する
までに干渉し合うなどの影響により、波長分解能が低下
してしまうといった現象が生じ易い。しかし、同図に示
す構成によってその影響を減少させ、波長分解能の低下
を防ぐことができる。
ージセンサ１１は、イメージセンサチップ１３とフィル
タ１４が近接して設けられている。これらが互いに離れ
た位置にある場合には、フィルタによって分光された異
なる波長の光どうしがイメージセンサチップに到達する
までに干渉し合うなどの影響により、波長分解能が低下
してしまうといった現象が生じ易い。しかし、同図に示
す構成によってその影響を減少させ、波長分解能の低下
を防ぐことができる。
【００２０】図３は、上記第１の実施例における電気的
接続を示す図である。実際のイメージセンサチップ１３
は、半導体光検出素子としてのフォトダイオードを多数
有するが、同図ではその一部のみを示すこととする。同
図において、符号１〜５は透過波長可変フィルタ１４を
構成する各要素を示している。ここで、誘電体であるＳ
ｉＯ2 層１は表面が階段状に、裏面が平坦状に形成され
ており、その表面および裏面にはＡｇ層２、３が蒸着さ
れている。さらにその外側には、Ａｇ層２、３の保護膜
としてＳｉＯ2 膜４、５が設けられている。符号１９〜
２１はイメージセンサチップ１３の受光部を形成するフ
ォトダイオードの各構成要素を示し、符号２１はシリコ
ン基板、符号２０はシリコン基板２１とは逆の導電型の
拡散層、符号１９が酸化膜である。シリコン基板２１と
拡散層２０はいわゆるＰＮ接合を形成しており、Ｃ3 と
いう値の接合容量２４を持つ。＃n 、＃n+1 、
＃n+2 、＃n+3 は、イメージセンサ１１のスキャン方向
に沿って連続して設けられているフォトダイオードの配
列を表している。
接続を示す図である。実際のイメージセンサチップ１３
は、半導体光検出素子としてのフォトダイオードを多数
有するが、同図ではその一部のみを示すこととする。同
図において、符号１〜５は透過波長可変フィルタ１４を
構成する各要素を示している。ここで、誘電体であるＳ
ｉＯ2 層１は表面が階段状に、裏面が平坦状に形成され
ており、その表面および裏面にはＡｇ層２、３が蒸着さ
れている。さらにその外側には、Ａｇ層２、３の保護膜
としてＳｉＯ2 膜４、５が設けられている。符号１９〜
２１はイメージセンサチップ１３の受光部を形成するフ
ォトダイオードの各構成要素を示し、符号２１はシリコ
ン基板、符号２０はシリコン基板２１とは逆の導電型の
拡散層、符号１９が酸化膜である。シリコン基板２１と
拡散層２０はいわゆるＰＮ接合を形成しており、Ｃ3 と
いう値の接合容量２４を持つ。＃n 、＃n+1 、
＃n+2 、＃n+3 は、イメージセンサ１１のスキャン方向
に沿って連続して設けられているフォトダイオードの配
列を表している。
【００２１】透過波長可変フィルタ１４の構成要素であ
るＡｇ層２、３は導電性の金属であり、近くにｅｎとい
う雑音源２５があるとＣ2 という値の静電容量２３を介
して雑音源２５と結合され、電位が変動する。静電容量
が発生する場所は他にも考えられるが，簡単のためＣ2
で代表させる。ここで、雑音源とは総じて言えば“電流
や電圧が急激に変化するところである”が、具体的には
イメージセンサ１１の駆動読みだし回路であったり、シ
ャッタの開閉スイッチであったり、電灯線であったりす
る。
るＡｇ層２、３は導電性の金属であり、近くにｅｎとい
う雑音源２５があるとＣ2 という値の静電容量２３を介
して雑音源２５と結合され、電位が変動する。静電容量
が発生する場所は他にも考えられるが，簡単のためＣ2
で代表させる。ここで、雑音源とは総じて言えば“電流
や電圧が急激に変化するところである”が、具体的には
イメージセンサ１１の駆動読みだし回路であったり、シ
ャッタの開閉スイッチであったり、電灯線であったりす
る。
【００２２】本実施例では、イメージセンサチップ１３
と透過波長可変フィルタ１４との間に接地された透明導
電膜２６が存在することから、透過波長可変フィルタ１
４のＡｇ層３と透明導電膜２６の間には新たにＣ4 とい
う値の静電容量２７が発生し、Ｃ5 という値の静電容量
２８が導電膜２６とフォトダイオード拡散層２０の間に
発生する。また、透過波長可変フィルタ１４のＡｇ層３
とフォトダイオード拡散層２０の間にもＣ6 という値の
静電容量２９が直接的に存在すると考えられる。 ここ
で、接地された上述の導電膜２６の存在の意義を，図４
を用いて説明する。図４において、図３に示す構成要素
と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略
する。図４は、透過波長可変フィルタ１４とイメージセ
ンサチップ１３との間に、接地された透明導電膜２６を
介していない構造を示している。Ｃ1 は、透過波長可変
フィルタ１４のＡｇ層３とフォトダイオード拡散層２０
の間の静電容量であり、符号２２で示す。透過波長可変
フィルタ１４とフォトダイオードの間には、図３に示す
ような透明導電膜２６は形成されていないので、透過波
長可変フィルタ１４のＡｇ層３とフォトダイオードの拡
散層２０との間に、静電容量２２が存在する。したがっ
て、前述した透過波長可変フィルタ１４の電位変動は静
電容量２２を介してフォトダイオードの拡散層２０にも
伝達され、フォトダイオードの電位をも不安定にする。
これは、フォトダイオードアレイやイメージセンサにお
いて、信号読みだし時にランダムなノイズを増大した
り、入射露光量と信号出力量の関係が直線からずれる等
を意味する。
と透過波長可変フィルタ１４との間に接地された透明導
電膜２６が存在することから、透過波長可変フィルタ１
４のＡｇ層３と透明導電膜２６の間には新たにＣ4 とい
う値の静電容量２７が発生し、Ｃ5 という値の静電容量
２８が導電膜２６とフォトダイオード拡散層２０の間に
発生する。また、透過波長可変フィルタ１４のＡｇ層３
とフォトダイオード拡散層２０の間にもＣ6 という値の
静電容量２９が直接的に存在すると考えられる。 ここ
で、接地された上述の導電膜２６の存在の意義を，図４
を用いて説明する。図４において、図３に示す構成要素
と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略
する。図４は、透過波長可変フィルタ１４とイメージセ
ンサチップ１３との間に、接地された透明導電膜２６を
介していない構造を示している。Ｃ1 は、透過波長可変
フィルタ１４のＡｇ層３とフォトダイオード拡散層２０
の間の静電容量であり、符号２２で示す。透過波長可変
フィルタ１４とフォトダイオードの間には、図３に示す
ような透明導電膜２６は形成されていないので、透過波
長可変フィルタ１４のＡｇ層３とフォトダイオードの拡
散層２０との間に、静電容量２２が存在する。したがっ
て、前述した透過波長可変フィルタ１４の電位変動は静
電容量２２を介してフォトダイオードの拡散層２０にも
伝達され、フォトダイオードの電位をも不安定にする。
これは、フォトダイオードアレイやイメージセンサにお
いて、信号読みだし時にランダムなノイズを増大した
り、入射露光量と信号出力量の関係が直線からずれる等
を意味する。
【００２３】図５は、図４に示すイメージセンサ１１の
等価回路図である。ポイント“Ａ”はフォトダイオード
の拡散層２０を表す。ここで、“ｅｎ”という雑音源２
５があったとき、どのくらいフォトダイオードの電位が
変動するかを導いてみる。なお、図５に示す構成要素に
は、図４と同一のものについては同一の符号を付してい
る。
等価回路図である。ポイント“Ａ”はフォトダイオード
の拡散層２０を表す。ここで、“ｅｎ”という雑音源２
５があったとき、どのくらいフォトダイオードの電位が
変動するかを導いてみる。なお、図５に示す構成要素に
は、図４と同一のものについては同一の符号を付してい
る。
【００２４】まず、図５に示す“Ａ”での電位変動をＶ
ａとすれば、 Ｖa ＝ｅｎ×（Ｃ1 ・Ｃ2 ）／（Ｃ1 ・Ｃ2 ＋Ｃ2 ・Ｃ3 ＋Ｃ3 ・Ｃ1 ） …数式（１） と表される。Ｃ2 は他の成分に比較して小さいので上式
を簡略化すると、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ／Ｃ3 …数式（２） となる。
ａとすれば、 Ｖa ＝ｅｎ×（Ｃ1 ・Ｃ2 ）／（Ｃ1 ・Ｃ2 ＋Ｃ2 ・Ｃ3 ＋Ｃ3 ・Ｃ1 ） …数式（１） と表される。Ｃ2 は他の成分に比較して小さいので上式
を簡略化すると、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ／Ｃ3 …数式（２） となる。
【００２５】次に、図６に示す第１の実施例の等価回路
を用いて、透過波長可変フィルタ１４とイメージセンサ
チップ１３との間に接地された透明導電膜２６が存在す
る場合のフォトダイオードの電位変動を同様にして導
く。同図に示すように、静電容量２７と２８の間には、
接地された透明導電膜２６が存在する。雑音源２５にお
いて雑音電圧“ｅｎ”が生じたとすると、フォトダイオ
ード拡散層を示すポイント“Ａ”は、静電容量２３→静
電容量２７→導電膜２６→静電容量２８の経路及び静電
容量２３→静電容量２９の経路の二つの経路で雑音電圧
を供給される。しかし、導電膜２６は十分低いインピー
ダンスで接地されているので、静電容量２３、２７を経
由しての雑音は無視できる値になり、結局静電容量２９
を経由してくる成分だけになる。したがって、ポイント
“Ａ”で生じる雑音電圧は、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ・Ｃ6 ／｛Ｃ2 ・Ｃ6 ＋Ｃ6 （Ｃ3 ＋Ｃ5 ）＋Ｃ2 （Ｃ3 ＋Ｃ5 ）｝ …数式（３） と表される。ここでＣ2 は他の成分より小さいので、上
式を簡略化すると、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ／（Ｃ3 ＋Ｃ5 ）…数式（４） となる。
を用いて、透過波長可変フィルタ１４とイメージセンサ
チップ１３との間に接地された透明導電膜２６が存在す
る場合のフォトダイオードの電位変動を同様にして導
く。同図に示すように、静電容量２７と２８の間には、
接地された透明導電膜２６が存在する。雑音源２５にお
いて雑音電圧“ｅｎ”が生じたとすると、フォトダイオ
ード拡散層を示すポイント“Ａ”は、静電容量２３→静
電容量２７→導電膜２６→静電容量２８の経路及び静電
容量２３→静電容量２９の経路の二つの経路で雑音電圧
を供給される。しかし、導電膜２６は十分低いインピー
ダンスで接地されているので、静電容量２３、２７を経
由しての雑音は無視できる値になり、結局静電容量２９
を経由してくる成分だけになる。したがって、ポイント
“Ａ”で生じる雑音電圧は、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ・Ｃ6 ／｛Ｃ2 ・Ｃ6 ＋Ｃ6 （Ｃ3 ＋Ｃ5 ）＋Ｃ2 （Ｃ3 ＋Ｃ5 ）｝ …数式（３） と表される。ここでＣ2 は他の成分より小さいので、上
式を簡略化すると、 Ｖa ＝ｅｎ×Ｃ2 ／（Ｃ3 ＋Ｃ5 ）…数式（４） となる。
【００２６】ここで例えば、代表的な値として、Ｃ3 は
単位面積当たり、２．５×１０-9［Ｆ］、Ｃ5 は単位面
積当たり、１０×１０-9［Ｆ］とし、透明導電膜を介さ
ない場合の雑音電圧を示す数式（２）と透明導電膜を介
した場合の雑音電圧を示す数式（３）を比較すると、同
じｅｎ、同じＣ2 の値で、フォトダイオードの上に接地
された透明導電膜２６があることによって、約１／５に
フォトダイオードの電位変動を減少させることが可能で
あることがわかる。さらに数式（４）において明らかな
ように、フォトダイオードの電位変動をさらに小さくす
るには、フォトダイオードの容量が大きいほどよい。
単位面積当たり、２．５×１０-9［Ｆ］、Ｃ5 は単位面
積当たり、１０×１０-9［Ｆ］とし、透明導電膜を介さ
ない場合の雑音電圧を示す数式（２）と透明導電膜を介
した場合の雑音電圧を示す数式（３）を比較すると、同
じｅｎ、同じＣ2 の値で、フォトダイオードの上に接地
された透明導電膜２６があることによって、約１／５に
フォトダイオードの電位変動を減少させることが可能で
あることがわかる。さらに数式（４）において明らかな
ように、フォトダイオードの電位変動をさらに小さくす
るには、フォトダイオードの容量が大きいほどよい。
【００２７】フォトダイオードの拡散層２０上には透明
電極２６があり接地されているので、フォトダイオード
容量成分としては、拡散層２０が基板材料との間で形成
する接合容量と、拡散層２０が透明電極２６との間で形
成する酸化膜容量がある。したがって、フォトダイオー
ドの電位変動を小さくするためには、基板材料の比抵抗
を小さくし、接合容量を大きくするか、酸化膜を薄くし
て酸化膜容量を大きくすることが考えられるが、先に例
を示した通り、同一面積では酸化膜容量が支配的であ
り、したがって、酸化膜を薄くした方がフォトダイオー
ド電位の安定のためには有効である。
電極２６があり接地されているので、フォトダイオード
容量成分としては、拡散層２０が基板材料との間で形成
する接合容量と、拡散層２０が透明電極２６との間で形
成する酸化膜容量がある。したがって、フォトダイオー
ドの電位変動を小さくするためには、基板材料の比抵抗
を小さくし、接合容量を大きくするか、酸化膜を薄くし
て酸化膜容量を大きくすることが考えられるが、先に例
を示した通り、同一面積では酸化膜容量が支配的であ
り、したがって、酸化膜を薄くした方がフォトダイオー
ド電位の安定のためには有効である。
【００２８】以上説明してきたように、透過波長可変フ
ィルタ１４を構成するＡｇ層３に雑音源が発生する電磁
波等の影響で電位変化が生じても、受光部を形成するフ
ォトダイオードとの間には低インピーダンスで接地され
た透明導電膜２６が存在するため、この透明導電膜２６
が電磁シールドとして働き、フォトダイオードにはその
電位変化が伝達されない。
ィルタ１４を構成するＡｇ層３に雑音源が発生する電磁
波等の影響で電位変化が生じても、受光部を形成するフ
ォトダイオードとの間には低インピーダンスで接地され
た透明導電膜２６が存在するため、この透明導電膜２６
が電磁シールドとして働き、フォトダイオードにはその
電位変化が伝達されない。
【００２９】なお、フォトダイオードの受光部にカラー
フィルタを設けたカラー撮像素子が知られている。これ
は、カラーフィルタとフォトダイオードとの間に、カラ
ー撮像素子の接地端子に接続された透明導電膜を介在さ
せ、フォトダイオードの受光面の表面を静電気シールド
することによって、フォトダイオードの受光面の表面に
ほこり等を吸着しにくくするものである。その技術につ
いては特開昭６４−６７９６０号公報に開示されてい
る。しかし、このカラー撮像素子に用いられているフィ
ルタは、高分子材料からなるカラーフィルタであって静
電シールドによりフォトダイオードの受光面にほこり等
を吸着しにくくすることを目的とするものである一方、
本実施例では、交流ノイズの影響を受けやすい誘電体の
膜を金属膜で挟持した構造を有するフィルタを用いてお
り、フォトダイオードとの間に接地された透明導電膜を
介することによって、フィルタに生じる電荷を電気的に
シールドすることを目的とする。この点で、本実施例に
示す技術は、既に上記開示されている技術と明らかに異
なるものである。
フィルタを設けたカラー撮像素子が知られている。これ
は、カラーフィルタとフォトダイオードとの間に、カラ
ー撮像素子の接地端子に接続された透明導電膜を介在さ
せ、フォトダイオードの受光面の表面を静電気シールド
することによって、フォトダイオードの受光面の表面に
ほこり等を吸着しにくくするものである。その技術につ
いては特開昭６４−６７９６０号公報に開示されてい
る。しかし、このカラー撮像素子に用いられているフィ
ルタは、高分子材料からなるカラーフィルタであって静
電シールドによりフォトダイオードの受光面にほこり等
を吸着しにくくすることを目的とするものである一方、
本実施例では、交流ノイズの影響を受けやすい誘電体の
膜を金属膜で挟持した構造を有するフィルタを用いてお
り、フォトダイオードとの間に接地された透明導電膜を
介することによって、フィルタに生じる電荷を電気的に
シールドすることを目的とする。この点で、本実施例に
示す技術は、既に上記開示されている技術と明らかに異
なるものである。
【００３０】図７は、上記第１の実施例の半導体光検出
装置を用いて構成されたマルチチャンネル分光測光シス
テムの概略図である。光源６から出射された光は、測定
試料７を通過した後、光入射面に直接透過波長可変フィ
ルタが取り付けられた一次元イメージセンサ１１に入射
する。透過波長可変フィルタは、ある単色光だけを通過
するフィルタが連続的に一次元状に配列されたものと等
価であり、このため、グレーティング同様、種々の波長
が混ざり合った光を波長ごとに分解し、位置付ける機能
を持つ。したがって一次元イメージセンサ１１の出力を
信号分析器１０によって解析することにより、測定試料
７に含まれる物質を特定することができる。この透過波
長可変フィルタを用いて本システムを構成すると、グレ
ーティングが不要になるため、システム構成は小形化お
よび軽量化され、実用上のメリットが大きい。
装置を用いて構成されたマルチチャンネル分光測光シス
テムの概略図である。光源６から出射された光は、測定
試料７を通過した後、光入射面に直接透過波長可変フィ
ルタが取り付けられた一次元イメージセンサ１１に入射
する。透過波長可変フィルタは、ある単色光だけを通過
するフィルタが連続的に一次元状に配列されたものと等
価であり、このため、グレーティング同様、種々の波長
が混ざり合った光を波長ごとに分解し、位置付ける機能
を持つ。したがって一次元イメージセンサ１１の出力を
信号分析器１０によって解析することにより、測定試料
７に含まれる物質を特定することができる。この透過波
長可変フィルタを用いて本システムを構成すると、グレ
ーティングが不要になるため、システム構成は小形化お
よび軽量化され、実用上のメリットが大きい。
【００３１】図８は、本発明に係る半導体光検出装置の
第２の実施例を示す図である。本実施例では第１の実施
例と異なり、透明導電膜を用いていない。図８に示すよ
うに、符号３０は半田、インジウム、金などを用いた金
属バンプであり、金属バンプ３０の上面は、透過波長可
変フィルタ１４の銀層３に接触している。また、金属バ
ンプ３０の底は、アルミニウム（Ａｌ）電極３１を介し
て接地されている。
第２の実施例を示す図である。本実施例では第１の実施
例と異なり、透明導電膜を用いていない。図８に示すよ
うに、符号３０は半田、インジウム、金などを用いた金
属バンプであり、金属バンプ３０の上面は、透過波長可
変フィルタ１４の銀層３に接触している。また、金属バ
ンプ３０の底は、アルミニウム（Ａｌ）電極３１を介し
て接地されている。
【００３２】ここで、この構造の製造例を示す。
【００３３】まず初めに、通常の方法にしたがって表面
に半導体光検出素子がモノリシックに配列されたイメー
ジセンサチップ１３を作製する。その後、イメージセン
サチップ１３上に、アルミニウム電極３１を介して金属
バンプ３０を設置する。この金属バンプ３０を設置する
位置は、イメ−ジセンサチップ１３上のシフトレジスタ
や受光部等の機能領域を避けたところであって、透過波
長可変フィルタ１４がイメージセンサチップ１３を覆う
領域内に限る。形成される金属バンプ３０の高さは数十
ミクロンが望ましい。さらに、パッケージ１２（図１図
示）内にそのイメージセンサチップ１３を載置する。次
に、アウミニウム電極３１の接地を行った後、イメージ
センサチップ１３上に金属バンプ３０を介して連続透過
波長可変フィルタ１４を載せ、固定のため接着剤１５
（図１図示）をつける。最後にフィルタ１４以外からの
入射光を遮蔽するための遮光樹脂１６（図１図示）をつ
ける。 ここで、金属バンプ３０の一例として、半田バ
ンプの形成方法を示す。
に半導体光検出素子がモノリシックに配列されたイメー
ジセンサチップ１３を作製する。その後、イメージセン
サチップ１３上に、アルミニウム電極３１を介して金属
バンプ３０を設置する。この金属バンプ３０を設置する
位置は、イメ−ジセンサチップ１３上のシフトレジスタ
や受光部等の機能領域を避けたところであって、透過波
長可変フィルタ１４がイメージセンサチップ１３を覆う
領域内に限る。形成される金属バンプ３０の高さは数十
ミクロンが望ましい。さらに、パッケージ１２（図１図
示）内にそのイメージセンサチップ１３を載置する。次
に、アウミニウム電極３１の接地を行った後、イメージ
センサチップ１３上に金属バンプ３０を介して連続透過
波長可変フィルタ１４を載せ、固定のため接着剤１５
（図１図示）をつける。最後にフィルタ１４以外からの
入射光を遮蔽するための遮光樹脂１６（図１図示）をつ
ける。 ここで、金属バンプ３０の一例として、半田バ
ンプの形成方法を示す。
【００３４】まず、図９を用いて、超音波を発生させな
がら半田バンプ付けを行う装置の概略を説明する。半田
槽３６内を満たす半田３４は、所定の位置に設置されて
いる撹拌子３５によって噴流されている。この半田槽３
６の上部には、噴流している半田の中に、Ａｌ電極が既
に形成されているイメージセンサチップ３２が垂直に配
置され、半田槽３６の外部からそのイメージセンサチッ
プ１３の垂直面に対向するように、超音波振動子３３が
置かれている。この装置では、超音波振動子３３に対向
するイメージセンサチップ１３の面に常に新鮮な半田が
送られており、また、半田槽３６にＮ2 を流入させるこ
とによって半田の酸化を防いでいる。次に、上記装置を
用いた超音波半田付けのメカニズムを説明する。
がら半田バンプ付けを行う装置の概略を説明する。半田
槽３６内を満たす半田３４は、所定の位置に設置されて
いる撹拌子３５によって噴流されている。この半田槽３
６の上部には、噴流している半田の中に、Ａｌ電極が既
に形成されているイメージセンサチップ３２が垂直に配
置され、半田槽３６の外部からそのイメージセンサチッ
プ１３の垂直面に対向するように、超音波振動子３３が
置かれている。この装置では、超音波振動子３３に対向
するイメージセンサチップ１３の面に常に新鮮な半田が
送られており、また、半田槽３６にＮ2 を流入させるこ
とによって半田の酸化を防いでいる。次に、上記装置を
用いた超音波半田付けのメカニズムを説明する。
【００３５】まず、超音波の作用で、半田３４中にキャ
ビティが生じ、このキャビティがイメージセンサチップ
３２の表面で圧損すると、そのチップ３２に設けられて
いるＡｌ電極３１の表面に生じた酸化膜が破壊される。
この酸化膜が取り除かれると、Ａｌ電極３１と半田３４
の間で共晶反応が起こり、半田バンプ３０が形成され
る。パッシベーション膜など金属でない部分には共晶反
応が起こらないため、半田の付着はない。前述したよう
に、バンプの位置は、シフトレジスタや受光領域などの
機能領域ではないところで、しかも透過波長可変フィル
タ１４によって覆われる領域内であることが望ましい。
したがって、その部分に予め写真食刻法やマスク蒸着法
によって、四角や丸等のアルミニウムパターンを形成
し、他の表面に露出している金属はパッシベーション膜
等で一時的に覆ってからバンプ形成プロセスにはいるこ
とにより、希望の位置に正確にバンプを形成することが
できる。なお、バンプ形成用アルミニウムパターンは接
地端子に延長されている。
ビティが生じ、このキャビティがイメージセンサチップ
３２の表面で圧損すると、そのチップ３２に設けられて
いるＡｌ電極３１の表面に生じた酸化膜が破壊される。
この酸化膜が取り除かれると、Ａｌ電極３１と半田３４
の間で共晶反応が起こり、半田バンプ３０が形成され
る。パッシベーション膜など金属でない部分には共晶反
応が起こらないため、半田の付着はない。前述したよう
に、バンプの位置は、シフトレジスタや受光領域などの
機能領域ではないところで、しかも透過波長可変フィル
タ１４によって覆われる領域内であることが望ましい。
したがって、その部分に予め写真食刻法やマスク蒸着法
によって、四角や丸等のアルミニウムパターンを形成
し、他の表面に露出している金属はパッシベーション膜
等で一時的に覆ってからバンプ形成プロセスにはいるこ
とにより、希望の位置に正確にバンプを形成することが
できる。なお、バンプ形成用アルミニウムパターンは接
地端子に延長されている。
【００３６】前述したように図８においては、符号３１
がバンプ形成のためのＡｌ電極、符号３０が形成された
バンプを示す。上述の超音波法では、１００ミクロン平
方のアルミニウムパターンに対して、数十ミクロンの高
さのバンプが形成されるが、下地のアルミニウムの膜厚
が厚いほど形成されるバンプの高さも高く形成できるの
で、その調整が可能である。また、この他にも、バンプ
の形成法として蒸着法やメッキ法もあり、それによって
も形成されるバンプの高さを調整することができる。
がバンプ形成のためのＡｌ電極、符号３０が形成された
バンプを示す。上述の超音波法では、１００ミクロン平
方のアルミニウムパターンに対して、数十ミクロンの高
さのバンプが形成されるが、下地のアルミニウムの膜厚
が厚いほど形成されるバンプの高さも高く形成できるの
で、その調整が可能である。また、この他にも、バンプ
の形成法として蒸着法やメッキ法もあり、それによって
も形成されるバンプの高さを調整することができる。
【００３７】一方、透過波長可変フィルタ１４は前述し
たように、二酸化シリコン層等による保護膜５が付いて
いる。したがって、前述した工程で形成した金属バンプ
３０が接触する部分の保護膜５を、予め一部分だけまた
は全部除去しておく必要がある。除去する方法として
は、保護膜５が二酸化シリコンならば、フッ化水素酸に
よるウェットエッチング、あるいはＣＦ4 ガスによるプ
ラズマエッチングが可能である。同図では、一部分の保
護膜だけを除去したところを表している。
たように、二酸化シリコン層等による保護膜５が付いて
いる。したがって、前述した工程で形成した金属バンプ
３０が接触する部分の保護膜５を、予め一部分だけまた
は全部除去しておく必要がある。除去する方法として
は、保護膜５が二酸化シリコンならば、フッ化水素酸に
よるウェットエッチング、あるいはＣＦ4 ガスによるプ
ラズマエッチングが可能である。同図では、一部分の保
護膜だけを除去したところを表している。
【００３８】最後に、前述のイメージセンサチップ１３
に、金属バンプ３０を介して保護膜５の一部を除去した
上記透過波長可変フィルタ１４を接続すればよい。
に、金属バンプ３０を介して保護膜５の一部を除去した
上記透過波長可変フィルタ１４を接続すればよい。
【００３９】上述の方法により形成された図８に示す構
造では、透過波長可変フィルタ１４の銀層３自身を、金
属バンプ３０を介して接地させることにより、イメージ
センサ１１に対してシールド効果を持たせ、ノイズ源の
影響を減少させることができる。即ち、透過波長可変フ
ィルタ１４のＡｇ層３の役割は、干渉膜であると同時
に、シールド膜でもあることになる。
造では、透過波長可変フィルタ１４の銀層３自身を、金
属バンプ３０を介して接地させることにより、イメージ
センサ１１に対してシールド効果を持たせ、ノイズ源の
影響を減少させることができる。即ち、透過波長可変フ
ィルタ１４のＡｇ層３の役割は、干渉膜であると同時
に、シールド膜でもあることになる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、干
渉フィルタと半導体光検出基板の表面の間には、インピ
ーダンスが低く電位が安定した電源に接続されている透
明導電膜が存在する。このため、電磁波等の影響で電位
変化が生じ、干渉フィルタが有する金属膜にノイズが発
生した場合でも、その透明導電膜が電磁シールドとして
機能する。したがって、半導体光検出基板に設けられて
いる半導体光検出素子に、前述の電位変化が伝達される
のを防止することができる。
渉フィルタと半導体光検出基板の表面の間には、インピ
ーダンスが低く電位が安定した電源に接続されている透
明導電膜が存在する。このため、電磁波等の影響で電位
変化が生じ、干渉フィルタが有する金属膜にノイズが発
生した場合でも、その透明導電膜が電磁シールドとして
機能する。したがって、半導体光検出基板に設けられて
いる半導体光検出素子に、前述の電位変化が伝達される
のを防止することができる。
【００４１】一方、本発明による他の構造では、上述の
ように透明導電膜を設けずに、干渉フィルタが有する２
枚の半透明金属膜のうちの半導体光検出基板側の半透明
金属膜が、インピーダンスが低く電位が安定した電源に
接続された構造とする。このため、干渉フィルタを構成
する半透明金属膜自身に電磁シールド効果を持たせるこ
とができ、上述の構造同様、半導体光検出素子の電位の
安定性を高めることができる。この構造において、干渉
フィルタと半導体光検出素子の周辺部との間に導電性の
バンプを設け、そのバンプの上面が半導体光検出基板側
の半透明金属膜に接触されてインピーダンスが低く電位
が安定した電源に接続されている構造としても、同じ様
に半導体光検出素子の電位の安定性を高めることができ
る。
ように透明導電膜を設けずに、干渉フィルタが有する２
枚の半透明金属膜のうちの半導体光検出基板側の半透明
金属膜が、インピーダンスが低く電位が安定した電源に
接続された構造とする。このため、干渉フィルタを構成
する半透明金属膜自身に電磁シールド効果を持たせるこ
とができ、上述の構造同様、半導体光検出素子の電位の
安定性を高めることができる。この構造において、干渉
フィルタと半導体光検出素子の周辺部との間に導電性の
バンプを設け、そのバンプの上面が半導体光検出基板側
の半透明金属膜に接触されてインピーダンスが低く電位
が安定した電源に接続されている構造としても、同じ様
に半導体光検出素子の電位の安定性を高めることができ
る。
【００４２】このように、本発明の半導体光検出装置を
用いることによって、小形化・軽量化した分光測光シス
テムを構成することができ、しかもその測定精度を高度
に維持することが可能になる。
用いることによって、小形化・軽量化した分光測光シス
テムを構成することができ、しかもその測定精度を高度
に維持することが可能になる。
【図１】本発明の実施例に係る半導体光検出装置の外観
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明に用いられる、通常の干渉フィルタの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図３】第１の実施例に係る半導体光検出装置の接続を
示す図である。
示す図である。
【図４】半導体光検出装置の他の構造の接続を示す図で
ある。
ある。
【図５】半導体光検出装置の他の構造の接続等価回路を
示す図である。
示す図である。
【図６】第１の実施例の等価回路図である。
【図７】本発明の実施例を用いた分光測光システムを示
す図である。
す図である。
【図８】第２の実施例に係る半導体光検出装置の接続を
示す図である。
示す図である。
【図９】超音波半田付け装置の概略図である。
【図１０】従来の半導体光検出装置を用いた分光測光シ
ステムを示す図である。
ステムを示す図である。
１、４、５…ＳｉＯ2 層、２、３…Ａｇ層、６…光源、
７…測定試料、８…グレーティング、１０…信号分析装
置、１１…透過波長可変フィルタ付きイメージセンサ、
１２…セラミックパッケージ、１３…イメージセンサチ
ップ、１４…透過波長可変フィルタ、１５…接着剤、１
６…遮光用樹脂、１７…ボンディングワイヤ、１８…パ
ッケージリード、１９…酸化膜、２０…フォトダイオー
ド拡散層、２１…シリコン基板、２２〜２４、２７〜２
９…静電容量、２５…雑音源、２６…透明導電膜、３０
…金属バンプ、３１…Ａｌ電極、３３…超音波振動子、
３４…半田、３５…撹拌子、３６…半田槽。
７…測定試料、８…グレーティング、１０…信号分析装
置、１１…透過波長可変フィルタ付きイメージセンサ、
１２…セラミックパッケージ、１３…イメージセンサチ
ップ、１４…透過波長可変フィルタ、１５…接着剤、１
６…遮光用樹脂、１７…ボンディングワイヤ、１８…パ
ッケージリード、１９…酸化膜、２０…フォトダイオー
ド拡散層、２１…シリコン基板、２２〜２４、２７〜２
９…静電容量、２５…雑音源、２６…透明導電膜、３０
…金属バンプ、３１…Ａｌ電極、３３…超音波振動子、
３４…半田、３５…撹拌子、３６…半田槽。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 1/02 - 1/04
G01J 5/02
G01J 3/00 - 3/36
H01L 27/14
H01L 31/00 - 31/02
H01L 31/08
H04N 5/30 - 5/335
Claims (8)
- 【請求項１】 複数のフォトダイオードが表面にモノリ
シックに配列された半導体イメージセンサと、 この半導体イメージセンサの上方にこの半導体イメージ
センサとほぼ平行に且つ近接して配置され、光の入射位
置によって透過光の波長が異なる干渉フィルタとを備
え、 前記干渉フィルタは、位置によって厚みの異なる透明誘
電体膜を２枚の半透明の金属膜で挟んだものであり、 前記半導体イメージセンサの前記複数のフォトダイオー
ドの表面は絶縁保護膜を介して透明導電膜で覆われてお
り、 前記透明導電膜は、インピーダンスが低く電位が安定し
た電源に接続されていることを特徴とする半導体光検出
装置。 - 【請求項２】 複数のフォトダイオードが表面にモノリ
シックに配列された半導体イメージセンサと、 この半導体イメージセンサの上方にこの半導体イメージ
センサとほぼ平行に且つ近接して配置され、光の入射位
置によって透過光の波長が異なる干渉フィルタとを備
え、 前記干渉フィルタは、位置によって厚みの異なる透明誘
電体膜を２枚の半透明の金属膜で挟んだものであり、 前記半導体イメージセンサの前記複数のフォトダイオー
ドの表面は絶縁保護膜を介して透明導電膜で覆われてお
り、 前記透明導電膜は、接地されていることを特徴とする半
導体光検出装置。 - 【請求項３】 前記フォトダイオードが一次元に配列さ
れ、前記干渉フィルタの厚みがこの配列方向について単
調に変化していることを特徴とする請求項１または２に
記載の半導体光検出装置。 - 【請求項４】 複数のフォトダイオードが表面にモノリ
シックに配列された半導体イメージセンサと、 この半導体イメージセンサの上方にこの半導体イメージ
センサとほぼ平行に且つ近接して配置され、光の入射位
置によって透過光の波長が異なる干渉フィルタとを備
え、 前記干渉フィルタは、位置によって厚みの異なる透明誘
電体膜を２枚の半透明の金属膜で挟んだものであり、 この２枚の半透明の金属膜のうちの前記半導体イメージ
センサ側の前記半透明の金属膜は、インピーダンスが低
く電位が安定した電源に接続されていることを特徴とす
る半導体光検出装置。 - 【請求項５】 複数のフォトダイオードが表面にモノリ
シックに配列された半導体イメージセンサと、 この半導体イメージセンサの上方にこの半導体イメージ
センサとほぼ平行にかつ近接して配置され、光の入射位
置によって透過光の波長が異なる干渉フィルタとを備
え、 前記干渉フィルタは、位置によって厚みの異なる透明誘
電体膜を２枚の半透明の金属膜で挟んだものであり、 この２枚の半透明の金属膜のうちの前記半導体イメージ
センサ側の前記半透明の金属膜は、接地されていること
を特徴とする半導体光検出装置。 - 【請求項６】 前記フォトダイオードが一次元に配列さ
れ、前記干渉フィルタの厚みがこの配列方向について単
調に変化していることを特徴とする請求項４または５に
記載の半導体光検出装置。 - 【請求項７】 前記干渉フィルタと前記半導体イメージ
センサは、導電性の材料からなるバンプで接続され、 前記バンプの上面は、前記干渉フィルタが有する２枚の
半透明の金属膜のうち前記半導体イメージセンサ側にあ
る半透明導電膜に接触し、前記バンプの下面は前記半導
体イメージセンサ上に設けられた導電膜に接触し、その
導電膜はインピーダンスが低く電位が安定した電源に接
続されていることを特徴とする請求項４または６に記載
の半導体光検出装置。 - 【請求項８】 前記干渉フィルタと前記半導体イメージ
センサは、導電性の材料からなるバンプで接続され、 前記バンプの上面は、前記干渉フィルタが有する２枚の
半透明の金属膜のうち前記半導体イメージセンサ側にあ
る半透明導電膜に接触し、前記バンプの下面は前記半導
体イメージセンサ上に設けられた導電膜に接触し、その
導電膜は接地されていることを特徴とする請求項５また
は６に記載の半導体光検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP13364292A JP3375147B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 半導体光検出装置 |
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| JP13364292A JP3375147B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 半導体光検出装置 |
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