JP4036850B2

JP4036850B2 - 受光モジュール

Info

Publication number: JP4036850B2
Application number: JP2004181472A
Authority: JP
Inventors: 晋西村
Original assignee: Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004260226A

Description

本発明は光リモコンに好適な受光モジュールに関する。

近年、オーディオ装置、テレビジョン受信機など多くの室内機器に於て、赤外光が雑音に強くかつ多くの情報量を伝達できるので、発光ダイオードと受光素子を利用した光リモコンが使用されている。その光リモコンに用いられる受光モジュールは例えば、図３の様に特許文献１に示されている。この図に於て、受光素子３１と回路素子３２が回路基板３３上に載置され、シールドケース３４に収納されている。そして受光素子３１はフレーム３５、裏面電極３６、Ｐ⁺層３７、半導体基板３８、Ｎ層３９、絶縁層４０、表面電極４１により構成されている。
特開平３−７２７３０号公報

上述の受光モジュール４２を例えばテレビジョン受信機に内蔵した場合、所定の入力光信号が受信機のフライバックトランスの雑音（１６．６ｋＨｚ）を拾い易い。そのためにシールドケース３４にメッシュ構造４３を設け、かつフィルタ４４を設けているが、これらの部品により入力光信号が減衰しかつコスト高になる。この欠点を解消するために本発明者は、メッシュ構造４３とフィルタ４４を廃止し、表面電極４１と離れた半導体基板３８上にワイヤボンディング用の電極４５（図示せず）を設け、それと接触して透明電極４６を設け、電極４５に接続された金属細線（図示すせず）を介して電圧を印加した。しかし実験の結果、この構造に於ても、テレビジョン受信機の雑音を拾い易い第１の欠点がある。また表面電極４１と電極４５を設け、更に透明電極４６を設けるので、パターニングが２回必要となり、製造しにくい第２の欠点がある。

更に、Ｎ層３９と絶縁層４０と透明電極４６により平行平板コンデンサーを構成するので、入力光信号の１部がコンデンサーに流れるため、光信号の出力電流が小さくなる。そのため、受光できる到達距離が５〜６ｍと小さくなる第３の欠点がある。故に本発明はこの様な従来の欠点を考慮して、雑音を拾いにくい、かつコンデンサー容量の少ない、かつ製造し易い受光素子を提供するものである。

本発明は、ＰＩＮホトダイオードからなる受光素子と、前記受光素子が載置される金属フレームとを備える受光モジュールにおいて、前記受光素子は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面に第１導電型不純物が拡散されて形成された拡散層と、前記半導体基板の一方の面に前記拡散層の周囲に位置するように形成された第２導電型不純物を含む高濃度層と、半導体基板の一方の面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の第１および第２透孔を通じて前記拡散層と前記高濃度層に各々接触しかつ前記絶縁層上に互いに離れて設けられた第１および第２電極とを備え、前記第１電極は、前記絶縁層上に前記拡散層の上方を除いて略額縁状に設けられ、前記第１電極は接続手段により前記金属フレームと電気的に接続された事を特徴とする。

前記第２電極は前記拡散層の上方を除いた範囲に於て前記絶縁層上に設けられたことを特徴とする。

同一電位の保護表面により電磁シールドすることができる。また、構造が簡単であり、製造し易い。そして望ましくは、拡散層の上方を除いた絶縁層上に第２電極を設けることにより、拡散層と絶縁層と第２電極により構成されるコンデンサー容量は小さくなる。その結果、コンデンサーを通る入力光信号の量が減るので、光信号の出力電流が大きくなり、受光モジュール等に組込んだ時、受光の到達距離が８〜９ｍと長くなる。

以下に本発明の実施例を図１と図２に従い説明する。図１は本実施例に係る受光素子を用いた受光モジュールの断面図、図２は図１のＡＡ断面図である。これらの図に於て、受光素子は例えばＰＩＮホトダイオードからなり、不純物濃度４×１０¹²ｃｍ^-3以下のＰ型不純物を含むシリコンからなる半導体基板２の略中央の表面内部に拡散層３が設けられている。拡散層３は第１導電型の不純物、例えばボロン等の濃度が約１×１０²⁰ｃｍ^-3になる様に拡散され、その深さは１〜２μｍであり、シート抵抗は１０〜５０Ω／□であり、約２０Ω／□が望ましい。

高濃度層４は拡散層３の周辺に位置し、半導体基板２の表面内部に設けられ第２導電型の不純物を含んでいる。高濃度層４は例えば不純物濃度が約１×１０²⁰ｃｍ^-3、深さ１〜２μｍの燐等が添加されたものである。

阻止層５は高濃度層４の周辺に位置し、半導体基板２の表面内部に設けられ、例えば不純物濃度が約１×１０²⁰ｃｍ^-3になる様にボロン等の第１導電型不純物が深さ２〜４μｍに添加されたものである。この様にして平面から見れば、拡散層３は例えば、横２０００μｍ、縦１０００μｍの略長方形に形成されている。そして、例えば幅が約２０μｍの高濃度層と阻止層５は略額縁状に形成されている。

第１電極６は例えばアルミニウムからなり、拡散層３と接触する様に形成されている。第２電極７は例えばアルミニウムからなり、高濃度層４と接触し、かつ拡散層３の上方を除いた位置に形成されている。

絶縁層８は、第１電極６と第２電極７を除いた半導体基板２の表面上に形成され、例えば二酸化シリコンからなる。この絶縁層８は半導体基板２の表面を保護し、かつ反射防止の役目を果たす。この様にして、第１および第２電極６、７は絶縁層８の第１および第２透孔６ａ、７ａを通じて、拡散層３と高濃度層４に各々接触する様に、絶縁層８上に互いに離れて設けられている。

そして、拡散層３と絶縁層８の境界を流れる漏れ電流は、高濃度層４の周辺に形成された阻止層５により阻止される。

また、第１電極６は平面から見れば、拡散層３の上方を除いた範囲に於て、１部が欠けた略額縁状に絶縁層８上に略全体的に形成されている。この様に、阻止層５の上に位置する第１電極６の阻止により、入射光が阻止層５にあたらないので、阻止層５の周辺で電流が発生しない。故に、所定のダイオード特性（印加するバイアス電圧に対する出力電流）が得られる。

そして、第２電極７は平面から見れば、第１電極６と離れて絶縁層８上に略長方形に形成されている。これらの部材により、受光素子１が構成されている。また、高濃度層４と絶縁層８と第１電極６によりコンデンサーを構成するが、その容量は従来に比べて極めて小さい。何故ならば、高濃度層４の平面面積をＳ１とし、拡散層３の平面面積をＳ２とすると、Ｓ１＝２０×（２０００＋２０００＋１０００＋１０００）＝１２０，０００μｍ、Ｓ２＝２０００×１０００＝２，０００，０００μｍ²となる。故に、Ｓ１／Ｓ２＝６％となり、コンデンサーとなる平板面積が従来の６％であり、コンデンサー容量も従来の６％となる。

第１フレーム９は金属板からなり、導電性接着剤１０を介して受光素子１が載置されている。接続手段１１は例えば金等の金属細線からなり、第１電極６と第１フレーム９との間に配線されている。すなわち接続手段１１により、第１電極６と半導体基板２は電気的に接続されている。

回路素子１２は、第１フレーム９上に導電性接着剤１３を介して載置されている。回路素子１２は裏面電極１４と、Ｐ型半導体基板１５と、複合層１６と、表面電極１７、１８、１９、２０から構成されている。

金属細線２１は、回路素子１２の表面電極１７と受光素子１の第２電極７との間に配線されている。第２フレーム２２と第３フレーム２３は共に金属板からなり、それぞれ表面電極１８、１９に接続されている。

樹脂２４はエポキシ樹脂などからなり、受光素子１と回路素子１２と第１、第２、第３フレーム９、２２、２３の周辺を覆う様に設けられている。樹脂２４は受光素子１の感度特性に合せ、赤外光を透過するが可視光を減衰させるフィルタ染料が混入してある。また望ましくは、樹脂２４の上面は凸レンズ状に形成されより多くの光量が拡散層３に集まる様に設けられている。これらの部材により、受光モジュール２５が構成されている。

次に、この受光モジュール２５の動作を説明する。光リモコンの発光モジュール（図示せず）から送られ電気信号を変調され赤外光に重畳された入力光信号２６が樹脂２４を介して、受光素子１の拡散層３に入射する。この時、回路素子１２内のＡＢＬＣ（オートバイアスロジックレベルコントローラ）により、受光素子１に一定の逆バイアス電圧が印加されている。入力光信号２６の強度に従う光信号出力が金属細線２１を介して回路素子１２に入る。光信号出力は、回路素子１２内の増幅器と検波回路と波形整形回路等により、検波された電気信号となり第２フレーム２２から出力される。

なお上述の説明では、ＰＩＮホトダイオードを例にとったが、本発明はこれに限られるものでなく、一般のホトダイオード（受光素子）に適用でき、更に本実施例と逆極性の受光素子についても適用できる。

上述の様に、半導体基板の略中央に設けられた第１導電型の拡散層と、半導体基板と、拡散層の周辺に設けられた第２導電型の高濃度層によりＰＩＮホトダイオードが形成される。そして、受光素子の略表面全体を第１電極で覆い、かつ受光素子の裏面となる半導体基板と第１電極を電気的に接続する事により、受光素子は略全体の表面が同一電位となる。故に、テレビジョン受信機のフライバックトランス等による電磁場内に置かれた受光素子は、この同一電位の保護表面により電磁シールドされる。また、絶縁層上に第１及び第２電極のみを設けるので、１回のパターニングで済み、かつ従来の裏面電極を設けないので、構造が簡単であり、製造し易い。

そして望ましくは、拡散層の上方を除いた絶縁層上に第２電極を設けることにより、拡散層と絶縁層と第２電極により構成されるコンデンサー容量は小さくなる。その結果、コンデンサーを通る入力光信号の量が減るので、光信号の出力電流が大きくなり、受光モジュール等に組込んだ時、受光の到達距離が８〜９と長くなる。

光リモコンに好適な受光モジュールとして利用可能である。

本発明の実施例に係る受光素子を用いた受光モジュールの断面図である。図1のＡＡ断面図である。従来の受光モジュールの断面図である。

符号の説明

２半導体基板
３拡散層
４高濃度層
６第１電極
７第２電極
８絶縁層

Claims

ＰＩＮホトダイオードからなる受光素子と、前記受光素子が載置される金属フレームとを備える受光モジュールにおいて、前記受光素子は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面に第１導電型不純物が拡散されて形成された拡散層と、前記半導体基板の一方の面に前記拡散層の周囲に位置するように形成された第２導電型不純物を含む高濃度層と、半導体基板の一方の面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の第１および第２透孔を通じて前記拡散層と前記高濃度層に各々接触しかつ前記絶縁層上に互いに離れて設けられた第１および第２電極とを備え、前記第１電極は、前記絶縁層上に前記拡散層の上方を除いて略額縁状に設けられ、前記第１電極は接続手段により前記金属フレームと電気的に接続された事を特徴とする受光モジュール。
前記第２電極は前記拡散層の上方を除いた範囲に於て前記絶縁層上に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の受光モジュール。