照度センサチップ、照度センサ、照度測定装置、および照度測定方法
【課題】 製造コスト的に有利に、可視光の光量を反映した照度を測定することができる技術を提供する。
【解決手段】 照度センサチップにおいて、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成し、上記第２半導体層の厚みを、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲（たとえば５８０〜６００ｎｍ）となるように、たとえば２〜４μｍ設定した。第２半導体層をシリコン半導体として構成するとともに、照度センサを、ｎｐｎ接合を有するフォトトランジスタとして構成する。
【解決手段】 照度センサチップにおいて、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成し、上記第２半導体層の厚みを、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲（たとえば５８０〜６００ｎｍ）となるように、たとえば２〜４μｍ設定した。第２半導体層をシリコン半導体として構成するとともに、照度センサを、ｎｐｎ接合を有するフォトトランジスタとして構成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、周囲の明るさを検出する目的で使用される照度センサチップおよびこれに関連する技術に関する。
【０００２】
【背景技術】照度センサは、周囲の明るさを検出するために使用されるものであり、従来より様々な目的に使用されている。たとえば、カメラにおいては、照度センサからの出力に基づいて、フラッシュを焚くか否かが判断される。
【０００３】照度センサは、たとえばフォトトランジスタなどとして構成された照度センサチップを有している。照度センサチップは、受光量に応じた電気信号を出力するものである。従来より用いられている照度センサチップは、分光感度特性（波長と出力との関係を示すもの）において、そのピーク感度波長が８００〜９５０ｎｍとされている。この照度センサチップでは、主として赤外光の受光量に応じた電気信号が出力される。すなわち、上記照度センサチップを備えた照度センサにおいては、赤外光の光量に基づいて周囲の明るさに相関させた電気信号を出力していた。
【０００４】ところで、携帯電話においては、たとえば反射型の液晶表示装置を用いて画像表示が行われている。反射型の液晶表示装置では、入射光の可視光成分の量で表示画面の明るさが決まる。したがって、表示装置の周囲が十分に明るければ、外部光のみにより画像表示を行うことができるのに対して、表示装置の周囲が暗ければ、外部光のみでは画像表示を行うことができない。このため、上記液晶表示装置では、外部光の光量が不十分な場合には、光源を点灯させて可視光の光量を補償する必要がある。
【０００５】この場合、照度センサからの出力に基づいて液晶表示装置の周囲の明るさを検出し、その検出結果に応じて、光源を点灯させるか否かを判断することも考えられる。
【０００６】上述したとおり、反射型の液晶表示装置の表示画面の明るさは入射光の可視光成分の量で決まる。そのため、理想的には、可視光の光量を基準として液晶表示装置の周囲の明るさを把握し、光源を点灯させるか否かを判断する必要がある。これに対して、従来の照度センサチップは、分光感度特性におけるピーク感度波長が赤外領域にある。一方、明所視において人が最も目に感じる波長（比視ピーク波長）は約５５５ｎｍであり、従来の照度センサチップのピーク感度波長から大きくずれている。したがって、上記した携帯電話の照度センサとしては、従来の照度センサは適切ではない。そのため、照度センサに赤外光カットフィルタを設け、可視光を選択的に受光させようとする方法もある。しかしながら、可視光の光量を減少させることなく、赤外光をカットするのは技術的に困難であるばかりか、赤外光カットフィルタを設ける分だけ製造コスト的にも不利である。
【０００７】本願発明は上記した事情のもとに考え出されたものであって、製造コスト的に有利に、可視光の光量を反映した照度を測定することができる技術を提供する。
【０００８】
【発明の開示】本願発明の第１の側面では、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、かつ、上記第２半導体層の厚みは、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲となるように設定されていることを特徴とする、照度センサチップが提供される。
【０００９】第２半導体層の厚みは、４μｍ以下とするのが好ましい。さらに好ましくは、第２半導体層の厚みは、２μｍ以上とされる。
【００１０】好ましい実施の形態においては、ピーク感度波長は５８０〜６００ｎｍとされる。第２半導体層は、たとえばシリコン半導体として構成される。
【００１１】好ましい実施の形態においては、照度センサチップは、フォトトランジスタとして構成される。フォトトランジスタは、ｎｐｎ接合を有するものが好ましい。その場合には、第２半導体層はＰ型半導体層として構成される。
【００１２】本願発明の第２の側面においては、上述した本願発明の第１の側面に係る照度センサチップを備えたことを特徴とする、照度センサが提供される。
【００１３】好ましい実施の形態においては、照度センサは、上記照度センサチップと分光感度特性が同一または略同一である追加の照度センサチップと、上記追加の照度センサチップに対して、可視光を吸収してから入射光を受光させるための可視光カット部と、をさらに備えている。
【００１４】追加の照度センサチップは、たとえば黒色に着色した樹脂パッケージ内に封止されている。この場合には、樹脂パッケージが可視光カット部を構成する。
【００１５】好ましい実施の形態においては、上記照度センサチップは透明な第１樹脂パッケージに封止され、上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した第２樹脂パッケージに封止されている。この場合には、第２樹脂パッケージが可視光カット部を構成する。
【００１６】第１樹脂パッケージおよび第２樹脂パッケージは、透明な第３樹脂パッケージにより封止するのが好ましい。
【００１７】可視光カット部は、第２半導体層を覆うようにして可視光カットフィルタを設けることより構成してもよい。
【００１８】本願発明の第３の側面においては、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成された第１および第２の照度センサチップと、可視光を吸収してから上記第２の照度センサチップの接合部に対して入射光を受光させるための可視光カット部と、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算するための照度演算部と、を備えていることを特徴とする、照度測定装置が提供される。
【００１９】好ましい実施の形態においては、上記第２の照度センサチップは、上記第１の照度センサチップと同一または略同一の分光感度特性を有している。
【００２０】好ましい実施の形態においては、上記照度演算部は、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する。
【００２１】本願発明の第４の側面においては、第１および第２の照度センサチップを用いて照度を測定する方法であって、上記第１および第２の照度センサチップは、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算することを特徴とする、照度測定方法が提供される。
【００２２】好ましい実施の形態においては、上記第１の照度センサチップおよび上記第２の照度センサチップは、同一または略同一の分光感度特性を有してしており、かつ、上記第２の照度センサチップには、可視光を吸収してから光が入射させられる。
【００２３】好ましい実施の形態においては、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度が演算される。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１に示した本願発明の第１の実施の形態に係る照度測定装置 Ｘ１は、たとえば携帯電話に組み込まれて使用される。携帯電話では、照度測定装置 Ｘ１によって測定された照度に基づいて、反射型の液晶表示装置の光源を点灯させるか否かが判断される。
【００２５】照度測定装置 Ｘ１は、照度センサ１および照度演算部２を有している。照度センサ１は、主として可視光を受光することを目的として構成されている。図１および図２に示したように照度センサ１は、絶縁基板１０、第１電極１１、第２電極１２、および第１の照度センサチップ１３を有している。
【００２６】絶縁基板１０は、たとえばガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料により、略矩形板状とされている。第１および第２電極１１，１２は、絶縁基板１０の上面１０ａから側面１０ｂを介して下面１０ｃにまで繋がっている。第１および第２電極１１，１２は、たとえば蒸着などにより金属膜（たとえば Ａｌ膜）を形成した後に、エッチング処理を施すことにより形成することができる。
【００２７】第１電極１１には、照度センサチップ１３が実装されている。照度センサチップ１３は、たとえば導電性接着剤を介して第１電極１１に接合されている。第２電極１２と照度センサチップ１３の間は、ワイヤ１４により接続されている。ワイヤ１４は、たとえば金線などにより構成されている。第２電極１２と照度センサチップ１３との間のワイヤ１４による接続は、たとえば既存のワイヤボンダを用いて行うことができる。
【００２８】照度センサチップ１３およびワイヤ１４は、樹脂パッケージ１５により封止されている。樹脂パッケージ１５は、可視光を透過可能なように、たとえばエポキシ樹脂により透明に形成されている。このような樹脂パッケージ１５は、たとえばトランスファモールド法により形成することができる。
【００２９】照度センサチップ１３は、分光感度特性のピーク感度波長が、可視光の波長範囲、たとえば３８０〜７８０ ｎｍ、より好ましくは５８０〜６００ ｎｍの波長範囲にあるものである。照度センサチップ１３は、図３に示したようにＮ+型シリコン基板３０上に、ＮＰＮ接合部３１を形成したフォトトランジスタとして構成されている。Ｎ+型シリコン基板３０の下面３０ｂには、コレクタ電極３２が形成されている。コレクタ電極３２は、たとえば Ａｕなどにより形成されている。コレクタ電極３２は、蒸着などにより形成することができる。
【００３０】ＮＰＮ接合部３１は、第１半導体層としてのＮ-型半導体層３３、第２半導体層としてのＰ型半導体層３４、およびＮ+型半導体層３５からなる。
【００３１】Ｎ-型半導体層３３は、コレクタとして機能する部分であり、Ｓｉ基板３０の全面にわたって設けられている。
【００３２】Ｐ型半導体層３４は、ベースとして機能する部分であり、Ｎ-型半導体層３３内に造り込まれた格好とされている。Ｐ型半導体層３４は、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の範囲となるように、その厚み Ｄが設定されている（図４のＤ＝３．２μｍ参照）。このような分光感度特性を得るためには、Ｐ型半導体層３４の厚み Ｄは、たとえば２〜４μｍとされ、好ましくは２．５〜３．５μｍとされる。Ｐ型半導体層３４の厚み Ｄと、ピーク感度波長との関係については、後において考察する。
【００３３】Ｎ+型半導体層３５は、エミッタとして機能する部分であり、Ｐ型半導体層３４内に造り込まれた格好とされている。
【００３４】ＮＰＮ接合部３１は、 Ｎ+型シリコンウエハに対するウエハプロセスにおいて形成される。ウエハプロセスにおいては、たとえば気相エピタキシャル成長によってＮ-型半導体層３３に相当する部分が形成され、不純物拡散によりＰ型半導体層３４およびＮ+型半導体層３５に相当する部分が形成される。Ｐ型半導体層３４に相当する部分を形成する際のドーパントとしては、たとえば ホウ素が用いられる。 Ｎ+型半導体層３５に相当する部分を形成する際のドーパントとしては、たとえば リンが用いられる。
【００３５】不純物源としてＢ2Ｈ6（ドーパントは ホウ素）を用いて、不純物拡散により厚み Ｄが２〜４μｍのＰ型半導体層３４を形成するときの拡散条件は、たとえば加熱温度１１００〜１２００℃、加熱時間９０〜１１０分とされる。
【００３６】ＮＰＮ接合部３１の上面３１ａには、絶縁層３６が設けられている。絶縁層３６は、上面３１ａにおける隣接する半導体層３３，３４，３５どうしの境界線を覆うようにして形成されている。したがって、Ｐ型半導体層３４およびＮ+型半導体層３５の大部分は、絶縁層３６を介して露出している。絶縁層３６は、たとえば ＳｉＯ2により形成されている。
【００３７】Ｐ型半導体層３４の露出面３４ａは、保護膜３８により覆われている。保護膜３８は、 たとえばＳｉＮなどにより形成されている。一方、Ｎ+型半導体層３５の露出面３５ａは、エミッタ電極３７により覆われている。エミッタ電極３７は、たとえばＡｌなどにより形成されている。
【００３８】照度センサ１では、樹脂パッケージ１５を介して照度センサチップ１３のＰ型半導体層３４に光が入射されると、受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）が出力される。Ｐ型半導体層１３への光入射によりキャリアが注入され、ベース電流が流れる。これにより、Ｎ-型半導体層３３には、コレクタ電流が供給される。コレクタ電流は、第１電極１１に接続された外部電源（図示略）から、コレクタ電極３２を通じて供給される。エミッタ電極３７からは、ベース電流とコレクタ電流とが合算されてエミッタ電流として出力される。エミッタ電流は、ワイヤ１４および第１電極１１を介して照度演算部２に入力される。
【００３９】照度演算部２は、照度センサ１からのエミッタ電流に基づいて、照度を演算するものである。照度演算部２は、たとえば ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００４０】ＲＯＭには、たとえばエミッタ電流と照度との関係を示すテーブルやこのテーブルに基づいて照度を演算するプログラムが格納されている。ＣＰＵおよびＲＡＭは、 エミッタ電流を変数としてプログラムを実行し、エミッタ電流（受光量）に応じた照度を演算する。
【００４１】本願発明者らは、Ｐ型半導体層３４の厚みＤ（図３参照）のみが異なる４つの照度センサチップについて、分光感度特性を調べた。分光感度特性は、図１および図２に示したような照度センサの形態として測定した。その結果を図４に示した。なお、Ｐ型半導体層は、ドーパントとしてホウ素を拡散させることにより形成した。
【００４２】Ｐ型半導体層の厚みは、Ｐ型半導体層３４の上面３４ａからの深さの異なる位置での抵抗（Ω）、抵抗率（Ωｃｍ）、キャリア密度（ｃｍ―3）を測定することにより決定した。より具体的には、これらの値の絶対値がピークとなる位置をＰ型半導体層の厚さとした。図５には、抵抗を黒三角、抵抗率を実線、キャリア密度を２点鎖線として一例を示したが、この例ではＰ型半導体層の厚さは、３．２μｍである。このような測定の結果、上記４つの照度センサチップのＰ型半導体層の厚さは、それぞれ３．２μｍ、４．３μｍ、４．９μｍ、および５．１μｍであった。
【００４３】図４から分かるように、Ｐ型半導体層の厚みが相対的に小さければ、ピーク感度波長が可視光の波長範囲となる。Ｐ型半導体層の厚みが大きくなるほど、ピーク感度波長が長波長側にシフトしていく。この結果は、Ｐ型半導体層の厚みを調整すれば、可視光感度が高められ、ピーク感度波長が可視光の範囲にある照度センサチップ（照度センサ）を提供できることを意味している。今回の実験結果では、図４から推測されるように、Ｐ型半導体層の厚みを４μｍ以下とすればよいことが分かる。Ｐ型半導体層の厚みを３、２μｍとすれば、ピーク感度波長が５８０〜６００ｎｍの範囲に照度センサチップ（照度センサ）が提供される。
【００４４】一方、Ｐ型半導体層３４の厚みＤの下限は、２μｍとするのが好ましい。Ｐ型半導体層３４の厚みＤを不当に小さくすれば、適切な ＮＰＮ接合を達成するのが困難となるためである。すなわち、不純物拡散などの方法によりＮ+型半導体層３５を形成する場合には、Ｐ型半導体層３４の厚みを不当に小さくすれば、Ｎ-型半導体層３３に不純物を拡散させることなく、Ｐ型半導体層３４にのみ不純物を拡散させるのが困難となるからである。
【００４５】このように、照度センサチップ１３では、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを調整することにより、ピーク感度波長が可視光の範囲となるように構成されている。そして、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを適切なものとすることにより、ピーク感度波長を、明所視における比視感度ピーク波長に近づけることができる。したがって、照度センサチップ１３（照度センサ１）では、明るさに対する人の感覚に相関させて、人の感覚に則して出力（エミッタ電流）が大小するものとなっている。その結果、照度測定装置Ｘ１では、人の感覚に則した照度が測定されることなる。
【００４６】照度センサチップ１３は、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを調整することにより、ピーク感度波長が可視光の範囲とされているので、製造コスト的に有利である。第１に、ピーク感度波長を可視光の範囲にするための赤外光カットフィルタが不要となるため、製造コスト的に有利である。第２に、たとえば不純物拡散によりＰ型半導体層３４を形成する場合には、Ｐ型半導体層３４の厚みＤの調整は拡散条件を調整するだけでよいために、製造ラインを変更することなく既存の製造ラインを使用でき、製造コスト的に有利である。
【００４７】照度測定装置Ｘ１は、携帯電話などで使用される反射型の液晶表示装置について、それの光源を点灯させるか否かを判断するために使用することができる。上述したように、照度測定装置Ｘ１では人の感覚に則した照度が測定される。人が明るいと感じるときは、液晶表示装置の表示画面が明るくて表示画像を視認しやすい。一方、人が暗いと感じるときは、表示画面が暗くて表示画像を視認しにくい。そのため、人の感覚に則して照度が測定できれば、表示画像を視認しにくい環境下でのみ光源を点灯させることができるようになる、その結果、光源の無駄な点灯を防止でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００４８】次に、本願発明の第２の実施の形態に係る照度測定装置Ｘ２を図６および図７を参照して説明する。
【００４９】照度測定装置 Ｘ２は、第１の照度センサ１、第２の照度センサ５、および照度演算部６を有している。第１の照度センサ１は、本願発明の第１の実施の形態で採用されていた照度センサと同一物である。したがって、照度センサ１は、主として可視光の受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）を出力する。エミッタ電流は、ワイヤ１４および第２電極１２を介して照度演算部６に入力される。なお、図６においては、第１の照度センサ１およびその構成要素については、図１および図２R>２の照度センサおよびその構成要素と同一の符号を付してある。
【００５０】一方、第２の照度センサ５は、その基本的な構成および動作が第１の照度センサ１と同様なものとされている。すなわち、第２の照度センサ５は、実装基板５０、第１および第２電極５１，５２、照度センサチップ５３、ワイヤ５４、および樹脂パッケージ５５を有している。
【００５１】ただし、樹脂パッケージ５５、可視光を選択的に吸収するように構成されている。より具体的には、樹脂パッケージ５５は、たとえばエポキシ樹脂などに対して、黒色顔料を添加することにより黒色に着色されている。黒色顔料としては、黒色酸化鉄、ＣｄＴｅ、カーボンブラックなどが挙げられる。
【００５２】第２の照度センサチップ５３は、照度センサチップ１３と同一または略同一の分光感度特性を有するものであり（図４のＤ＝３．２μｍ参照）、たとえば第１の照度センサチップ１３と同一物である。
【００５３】第２の照度センサ５では、黒色に着色された樹脂パッケージ５５に照度センサチップ５３が封止されている。そのため、樹脂パッケージ５５において可視光が吸収され、照度センサチップ５３には、赤外光が選択的に入射する。したがって、第２の照度センサ５は、図７に示したように赤外光の受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）を出力する。エミッタ電流は、ワイヤ５４および第２電極５２を介して照度演算部６に入力される（図６参照）。
【００５４】とくに、第２の照度センサ５では、第１の照度センサ１と同一または略同一の分光感度特性を有する照度センサチップ５３が採用されているため、図７に良く表れているように第２の照度センサ５の分光感度特性は、第１の照度センサ１における赤外光領域での分光感度特性と略一致している。
【００５５】照度演算部６は、第１の照度センサ１の出力（エミッタ電流）から第２の照度センサ５の出力（エミッタ電流）を差分して、その差分量から照度を演算するものである。照度演算部６は、たとえば差分アンプ、 ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００５６】差分アンプは、第１の照度センサ１からのエミッタ電流と、第２の照度センサ５からのエミッタ電流とを差分して出力するものである。
【００５７】ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭは、差分アンプからの出力に基づいて、照度を演算するものである。ＲＯＭには、たとえば出力と照度との関係を示すテーブルやこのテーブルに基づいて照度を演算するプログラムが格納されている。ＣＰＵおよびＲＡＭは、 差分アンプからの出力を変数としてプログラムを実行し、出力に応じた照度を演算する。
【００５８】照度測定装置 Ｘ２では、図７を参照して説明したように第２の照度センサ５の分光感度特性が第１の照度センサ１における赤外光領域での分光感度特性と略一致している。そのため、第１の照度センサ１のエミッタ電流から第２の照度センサ５のエミッタ電流を差分したものは、可視光の光量に略対応したものとなっている。したがって、第１および第２照度センサ１，５のエミッタ電流の差分量を用いて照度を演算すれば、より人の感覚に則して照度を測定することができる。
【００５９】照度センサチップ５３においては、Ｐ型半導体層（図３参照）を覆うように可視光カットフィルタを設けてもよい。その場合には、樹脂パッケージ５５を透明に構成してもよい。
【００６０】次に、本願発明の第３の実施の形態に係る照度測定装置を、図８および図９を参照して説明する。
【００６１】照度測定装置Ｘ３は、１つの絶縁基板７０に対して、図６に示した照度センサ１、５に相当するものを造り込んだものである。なお、図８および図９においては、図６に示した照度センサ１、５の構成要素に対応するものには、同一の符号を付してある。
【００６２】絶縁基板７０には、第１電極１１，５１および第２電極１２，５２が形成されている。第１電極１１，５１には、照度センサチップ１３，５３が実装されている。これらの照度センサチップ１３，５３は、同一または略同一の分光感度特性を有するものであり、好ましくは同一物である。照度センサチップ１３，５３は、第２電極１２，５２とワイヤ１４，５４を介して接続されている。
【００６３】照度センサチップ１３およびワイヤ１４は、第１樹脂パッケージ１５により封止されている。照度センサチップ５３およびワイヤ５４は、第２樹脂パッケージ５５により封止されている。第１樹脂パッケージ１５は透明に、第２樹脂パッケージ５５は、たとえば黒色に形成されている。第１および第２樹脂パッケージ１５、５５は、第３樹脂パッケージ７１により覆われている。第３樹脂パッケージ７１は、透明に形成されている。
【００６４】照度演算部６は、照度センサチップ１３の出力から照度センサチップ５３の出力を差分し、その差分量から照度を演算するものである。この照度演算部６は、たとえば差分アンプ、 ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００６５】照度測定装置Ｘ３は、その基本構成および動作が照度測定装置Ｘ２と同様であるため、照度測定装置Ｘ２と同様の効果を享受できる。
【００６６】照度センサ７においては、第３樹脂パッケージ７１を省略して照度センサを構成してもよい。照度センサチップ５３においては、Ｐ型半導体層（図３参照）を覆うように可視光カットフィルタを設けてもよい。その場合には、樹脂パッケージ５５を透明に構成し、あるいは照度センサチップ１３、５３を１つの透明樹脂パッケージにより封止してもよい。
【００６７】本願発明では、照度センサチップをＰＮＰ型のフォトトランジスタとして構成してもよい。その場合には、Ｎ型半導体層の厚みを調整することにより、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の波長範囲となるように形成される。
【００６８】照度センサチップは、フォトダイオードとして構成してもよい。その場合にも、ＰＮ接合部までの距離（図３のＰ型半導体層３４の厚みＤに相当するもの）を調整することにより、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の波長範囲となるように形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】照度センサチップの断面図である。
【図４】本願発明に係る照度センサチップおよびこれとは Ｐ型半導体層の厚みが異なる従来の照度センサチップの分光感度特性を示すグラフである。
【図５】照度センサチップのＰ型半導体層の厚みを決定するための測定結果の一例を示すグラフである。
【図６】本願発明の第２の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図７】図６に示した２つの照度センサの分光感度特性を示すグラフである。
【図８】本願発明の第３の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図９】図８のIX―IX線に沿う断面図である。
【符号の説明】
Ｘ１〜Ｘ３ 照度測定装置
１，５，７ 照度センサ
２，６ 照度演算部
１３ （第１の）照度センサチップ
１５ （第１）１樹脂パッケージ
３３ Ｎ-型半導体層（第１半導体層）
３４ Ｐ型半導体層（第２半導体層）
５３ （第２の、追加の）照度センサチップ
５５ （第２）樹脂パッケージ
７１ 第３樹脂パッケージ
Ｄ （Ｐ型半導体層）厚み
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、周囲の明るさを検出する目的で使用される照度センサチップおよびこれに関連する技術に関する。
【０００２】
【背景技術】照度センサは、周囲の明るさを検出するために使用されるものであり、従来より様々な目的に使用されている。たとえば、カメラにおいては、照度センサからの出力に基づいて、フラッシュを焚くか否かが判断される。
【０００３】照度センサは、たとえばフォトトランジスタなどとして構成された照度センサチップを有している。照度センサチップは、受光量に応じた電気信号を出力するものである。従来より用いられている照度センサチップは、分光感度特性（波長と出力との関係を示すもの）において、そのピーク感度波長が８００〜９５０ｎｍとされている。この照度センサチップでは、主として赤外光の受光量に応じた電気信号が出力される。すなわち、上記照度センサチップを備えた照度センサにおいては、赤外光の光量に基づいて周囲の明るさに相関させた電気信号を出力していた。
【０００４】ところで、携帯電話においては、たとえば反射型の液晶表示装置を用いて画像表示が行われている。反射型の液晶表示装置では、入射光の可視光成分の量で表示画面の明るさが決まる。したがって、表示装置の周囲が十分に明るければ、外部光のみにより画像表示を行うことができるのに対して、表示装置の周囲が暗ければ、外部光のみでは画像表示を行うことができない。このため、上記液晶表示装置では、外部光の光量が不十分な場合には、光源を点灯させて可視光の光量を補償する必要がある。
【０００５】この場合、照度センサからの出力に基づいて液晶表示装置の周囲の明るさを検出し、その検出結果に応じて、光源を点灯させるか否かを判断することも考えられる。
【０００６】上述したとおり、反射型の液晶表示装置の表示画面の明るさは入射光の可視光成分の量で決まる。そのため、理想的には、可視光の光量を基準として液晶表示装置の周囲の明るさを把握し、光源を点灯させるか否かを判断する必要がある。これに対して、従来の照度センサチップは、分光感度特性におけるピーク感度波長が赤外領域にある。一方、明所視において人が最も目に感じる波長（比視ピーク波長）は約５５５ｎｍであり、従来の照度センサチップのピーク感度波長から大きくずれている。したがって、上記した携帯電話の照度センサとしては、従来の照度センサは適切ではない。そのため、照度センサに赤外光カットフィルタを設け、可視光を選択的に受光させようとする方法もある。しかしながら、可視光の光量を減少させることなく、赤外光をカットするのは技術的に困難であるばかりか、赤外光カットフィルタを設ける分だけ製造コスト的にも不利である。
【０００７】本願発明は上記した事情のもとに考え出されたものであって、製造コスト的に有利に、可視光の光量を反映した照度を測定することができる技術を提供する。
【０００８】
【発明の開示】本願発明の第１の側面では、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、かつ、上記第２半導体層の厚みは、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲となるように設定されていることを特徴とする、照度センサチップが提供される。
【０００９】第２半導体層の厚みは、４μｍ以下とするのが好ましい。さらに好ましくは、第２半導体層の厚みは、２μｍ以上とされる。
【００１０】好ましい実施の形態においては、ピーク感度波長は５８０〜６００ｎｍとされる。第２半導体層は、たとえばシリコン半導体として構成される。
【００１１】好ましい実施の形態においては、照度センサチップは、フォトトランジスタとして構成される。フォトトランジスタは、ｎｐｎ接合を有するものが好ましい。その場合には、第２半導体層はＰ型半導体層として構成される。
【００１２】本願発明の第２の側面においては、上述した本願発明の第１の側面に係る照度センサチップを備えたことを特徴とする、照度センサが提供される。
【００１３】好ましい実施の形態においては、照度センサは、上記照度センサチップと分光感度特性が同一または略同一である追加の照度センサチップと、上記追加の照度センサチップに対して、可視光を吸収してから入射光を受光させるための可視光カット部と、をさらに備えている。
【００１４】追加の照度センサチップは、たとえば黒色に着色した樹脂パッケージ内に封止されている。この場合には、樹脂パッケージが可視光カット部を構成する。
【００１５】好ましい実施の形態においては、上記照度センサチップは透明な第１樹脂パッケージに封止され、上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した第２樹脂パッケージに封止されている。この場合には、第２樹脂パッケージが可視光カット部を構成する。
【００１６】第１樹脂パッケージおよび第２樹脂パッケージは、透明な第３樹脂パッケージにより封止するのが好ましい。
【００１７】可視光カット部は、第２半導体層を覆うようにして可視光カットフィルタを設けることより構成してもよい。
【００１８】本願発明の第３の側面においては、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成された第１および第２の照度センサチップと、可視光を吸収してから上記第２の照度センサチップの接合部に対して入射光を受光させるための可視光カット部と、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算するための照度演算部と、を備えていることを特徴とする、照度測定装置が提供される。
【００１９】好ましい実施の形態においては、上記第２の照度センサチップは、上記第１の照度センサチップと同一または略同一の分光感度特性を有している。
【００２０】好ましい実施の形態においては、上記照度演算部は、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する。
【００２１】本願発明の第４の側面においては、第１および第２の照度センサチップを用いて照度を測定する方法であって、上記第１および第２の照度センサチップは、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算することを特徴とする、照度測定方法が提供される。
【００２２】好ましい実施の形態においては、上記第１の照度センサチップおよび上記第２の照度センサチップは、同一または略同一の分光感度特性を有してしており、かつ、上記第２の照度センサチップには、可視光を吸収してから光が入射させられる。
【００２３】好ましい実施の形態においては、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度が演算される。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１に示した本願発明の第１の実施の形態に係る照度測定装置 Ｘ１は、たとえば携帯電話に組み込まれて使用される。携帯電話では、照度測定装置 Ｘ１によって測定された照度に基づいて、反射型の液晶表示装置の光源を点灯させるか否かが判断される。
【００２５】照度測定装置 Ｘ１は、照度センサ１および照度演算部２を有している。照度センサ１は、主として可視光を受光することを目的として構成されている。図１および図２に示したように照度センサ１は、絶縁基板１０、第１電極１１、第２電極１２、および第１の照度センサチップ１３を有している。
【００２６】絶縁基板１０は、たとえばガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料により、略矩形板状とされている。第１および第２電極１１，１２は、絶縁基板１０の上面１０ａから側面１０ｂを介して下面１０ｃにまで繋がっている。第１および第２電極１１，１２は、たとえば蒸着などにより金属膜（たとえば Ａｌ膜）を形成した後に、エッチング処理を施すことにより形成することができる。
【００２７】第１電極１１には、照度センサチップ１３が実装されている。照度センサチップ１３は、たとえば導電性接着剤を介して第１電極１１に接合されている。第２電極１２と照度センサチップ１３の間は、ワイヤ１４により接続されている。ワイヤ１４は、たとえば金線などにより構成されている。第２電極１２と照度センサチップ１３との間のワイヤ１４による接続は、たとえば既存のワイヤボンダを用いて行うことができる。
【００２８】照度センサチップ１３およびワイヤ１４は、樹脂パッケージ１５により封止されている。樹脂パッケージ１５は、可視光を透過可能なように、たとえばエポキシ樹脂により透明に形成されている。このような樹脂パッケージ１５は、たとえばトランスファモールド法により形成することができる。
【００２９】照度センサチップ１３は、分光感度特性のピーク感度波長が、可視光の波長範囲、たとえば３８０〜７８０ ｎｍ、より好ましくは５８０〜６００ ｎｍの波長範囲にあるものである。照度センサチップ１３は、図３に示したようにＮ+型シリコン基板３０上に、ＮＰＮ接合部３１を形成したフォトトランジスタとして構成されている。Ｎ+型シリコン基板３０の下面３０ｂには、コレクタ電極３２が形成されている。コレクタ電極３２は、たとえば Ａｕなどにより形成されている。コレクタ電極３２は、蒸着などにより形成することができる。
【００３０】ＮＰＮ接合部３１は、第１半導体層としてのＮ-型半導体層３３、第２半導体層としてのＰ型半導体層３４、およびＮ+型半導体層３５からなる。
【００３１】Ｎ-型半導体層３３は、コレクタとして機能する部分であり、Ｓｉ基板３０の全面にわたって設けられている。
【００３２】Ｐ型半導体層３４は、ベースとして機能する部分であり、Ｎ-型半導体層３３内に造り込まれた格好とされている。Ｐ型半導体層３４は、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の範囲となるように、その厚み Ｄが設定されている（図４のＤ＝３．２μｍ参照）。このような分光感度特性を得るためには、Ｐ型半導体層３４の厚み Ｄは、たとえば２〜４μｍとされ、好ましくは２．５〜３．５μｍとされる。Ｐ型半導体層３４の厚み Ｄと、ピーク感度波長との関係については、後において考察する。
【００３３】Ｎ+型半導体層３５は、エミッタとして機能する部分であり、Ｐ型半導体層３４内に造り込まれた格好とされている。
【００３４】ＮＰＮ接合部３１は、 Ｎ+型シリコンウエハに対するウエハプロセスにおいて形成される。ウエハプロセスにおいては、たとえば気相エピタキシャル成長によってＮ-型半導体層３３に相当する部分が形成され、不純物拡散によりＰ型半導体層３４およびＮ+型半導体層３５に相当する部分が形成される。Ｐ型半導体層３４に相当する部分を形成する際のドーパントとしては、たとえば ホウ素が用いられる。 Ｎ+型半導体層３５に相当する部分を形成する際のドーパントとしては、たとえば リンが用いられる。
【００３５】不純物源としてＢ2Ｈ6（ドーパントは ホウ素）を用いて、不純物拡散により厚み Ｄが２〜４μｍのＰ型半導体層３４を形成するときの拡散条件は、たとえば加熱温度１１００〜１２００℃、加熱時間９０〜１１０分とされる。
【００３６】ＮＰＮ接合部３１の上面３１ａには、絶縁層３６が設けられている。絶縁層３６は、上面３１ａにおける隣接する半導体層３３，３４，３５どうしの境界線を覆うようにして形成されている。したがって、Ｐ型半導体層３４およびＮ+型半導体層３５の大部分は、絶縁層３６を介して露出している。絶縁層３６は、たとえば ＳｉＯ2により形成されている。
【００３７】Ｐ型半導体層３４の露出面３４ａは、保護膜３８により覆われている。保護膜３８は、 たとえばＳｉＮなどにより形成されている。一方、Ｎ+型半導体層３５の露出面３５ａは、エミッタ電極３７により覆われている。エミッタ電極３７は、たとえばＡｌなどにより形成されている。
【００３８】照度センサ１では、樹脂パッケージ１５を介して照度センサチップ１３のＰ型半導体層３４に光が入射されると、受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）が出力される。Ｐ型半導体層１３への光入射によりキャリアが注入され、ベース電流が流れる。これにより、Ｎ-型半導体層３３には、コレクタ電流が供給される。コレクタ電流は、第１電極１１に接続された外部電源（図示略）から、コレクタ電極３２を通じて供給される。エミッタ電極３７からは、ベース電流とコレクタ電流とが合算されてエミッタ電流として出力される。エミッタ電流は、ワイヤ１４および第１電極１１を介して照度演算部２に入力される。
【００３９】照度演算部２は、照度センサ１からのエミッタ電流に基づいて、照度を演算するものである。照度演算部２は、たとえば ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００４０】ＲＯＭには、たとえばエミッタ電流と照度との関係を示すテーブルやこのテーブルに基づいて照度を演算するプログラムが格納されている。ＣＰＵおよびＲＡＭは、 エミッタ電流を変数としてプログラムを実行し、エミッタ電流（受光量）に応じた照度を演算する。
【００４１】本願発明者らは、Ｐ型半導体層３４の厚みＤ（図３参照）のみが異なる４つの照度センサチップについて、分光感度特性を調べた。分光感度特性は、図１および図２に示したような照度センサの形態として測定した。その結果を図４に示した。なお、Ｐ型半導体層は、ドーパントとしてホウ素を拡散させることにより形成した。
【００４２】Ｐ型半導体層の厚みは、Ｐ型半導体層３４の上面３４ａからの深さの異なる位置での抵抗（Ω）、抵抗率（Ωｃｍ）、キャリア密度（ｃｍ―3）を測定することにより決定した。より具体的には、これらの値の絶対値がピークとなる位置をＰ型半導体層の厚さとした。図５には、抵抗を黒三角、抵抗率を実線、キャリア密度を２点鎖線として一例を示したが、この例ではＰ型半導体層の厚さは、３．２μｍである。このような測定の結果、上記４つの照度センサチップのＰ型半導体層の厚さは、それぞれ３．２μｍ、４．３μｍ、４．９μｍ、および５．１μｍであった。
【００４３】図４から分かるように、Ｐ型半導体層の厚みが相対的に小さければ、ピーク感度波長が可視光の波長範囲となる。Ｐ型半導体層の厚みが大きくなるほど、ピーク感度波長が長波長側にシフトしていく。この結果は、Ｐ型半導体層の厚みを調整すれば、可視光感度が高められ、ピーク感度波長が可視光の範囲にある照度センサチップ（照度センサ）を提供できることを意味している。今回の実験結果では、図４から推測されるように、Ｐ型半導体層の厚みを４μｍ以下とすればよいことが分かる。Ｐ型半導体層の厚みを３、２μｍとすれば、ピーク感度波長が５８０〜６００ｎｍの範囲に照度センサチップ（照度センサ）が提供される。
【００４４】一方、Ｐ型半導体層３４の厚みＤの下限は、２μｍとするのが好ましい。Ｐ型半導体層３４の厚みＤを不当に小さくすれば、適切な ＮＰＮ接合を達成するのが困難となるためである。すなわち、不純物拡散などの方法によりＮ+型半導体層３５を形成する場合には、Ｐ型半導体層３４の厚みを不当に小さくすれば、Ｎ-型半導体層３３に不純物を拡散させることなく、Ｐ型半導体層３４にのみ不純物を拡散させるのが困難となるからである。
【００４５】このように、照度センサチップ１３では、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを調整することにより、ピーク感度波長が可視光の範囲となるように構成されている。そして、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを適切なものとすることにより、ピーク感度波長を、明所視における比視感度ピーク波長に近づけることができる。したがって、照度センサチップ１３（照度センサ１）では、明るさに対する人の感覚に相関させて、人の感覚に則して出力（エミッタ電流）が大小するものとなっている。その結果、照度測定装置Ｘ１では、人の感覚に則した照度が測定されることなる。
【００４６】照度センサチップ１３は、Ｐ型半導体層３４の厚みＤを調整することにより、ピーク感度波長が可視光の範囲とされているので、製造コスト的に有利である。第１に、ピーク感度波長を可視光の範囲にするための赤外光カットフィルタが不要となるため、製造コスト的に有利である。第２に、たとえば不純物拡散によりＰ型半導体層３４を形成する場合には、Ｐ型半導体層３４の厚みＤの調整は拡散条件を調整するだけでよいために、製造ラインを変更することなく既存の製造ラインを使用でき、製造コスト的に有利である。
【００４７】照度測定装置Ｘ１は、携帯電話などで使用される反射型の液晶表示装置について、それの光源を点灯させるか否かを判断するために使用することができる。上述したように、照度測定装置Ｘ１では人の感覚に則した照度が測定される。人が明るいと感じるときは、液晶表示装置の表示画面が明るくて表示画像を視認しやすい。一方、人が暗いと感じるときは、表示画面が暗くて表示画像を視認しにくい。そのため、人の感覚に則して照度が測定できれば、表示画像を視認しにくい環境下でのみ光源を点灯させることができるようになる、その結果、光源の無駄な点灯を防止でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００４８】次に、本願発明の第２の実施の形態に係る照度測定装置Ｘ２を図６および図７を参照して説明する。
【００４９】照度測定装置 Ｘ２は、第１の照度センサ１、第２の照度センサ５、および照度演算部６を有している。第１の照度センサ１は、本願発明の第１の実施の形態で採用されていた照度センサと同一物である。したがって、照度センサ１は、主として可視光の受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）を出力する。エミッタ電流は、ワイヤ１４および第２電極１２を介して照度演算部６に入力される。なお、図６においては、第１の照度センサ１およびその構成要素については、図１および図２R>２の照度センサおよびその構成要素と同一の符号を付してある。
【００５０】一方、第２の照度センサ５は、その基本的な構成および動作が第１の照度センサ１と同様なものとされている。すなわち、第２の照度センサ５は、実装基板５０、第１および第２電極５１，５２、照度センサチップ５３、ワイヤ５４、および樹脂パッケージ５５を有している。
【００５１】ただし、樹脂パッケージ５５、可視光を選択的に吸収するように構成されている。より具体的には、樹脂パッケージ５５は、たとえばエポキシ樹脂などに対して、黒色顔料を添加することにより黒色に着色されている。黒色顔料としては、黒色酸化鉄、ＣｄＴｅ、カーボンブラックなどが挙げられる。
【００５２】第２の照度センサチップ５３は、照度センサチップ１３と同一または略同一の分光感度特性を有するものであり（図４のＤ＝３．２μｍ参照）、たとえば第１の照度センサチップ１３と同一物である。
【００５３】第２の照度センサ５では、黒色に着色された樹脂パッケージ５５に照度センサチップ５３が封止されている。そのため、樹脂パッケージ５５において可視光が吸収され、照度センサチップ５３には、赤外光が選択的に入射する。したがって、第２の照度センサ５は、図７に示したように赤外光の受光量に応じた電気信号（エミッタ電流）を出力する。エミッタ電流は、ワイヤ５４および第２電極５２を介して照度演算部６に入力される（図６参照）。
【００５４】とくに、第２の照度センサ５では、第１の照度センサ１と同一または略同一の分光感度特性を有する照度センサチップ５３が採用されているため、図７に良く表れているように第２の照度センサ５の分光感度特性は、第１の照度センサ１における赤外光領域での分光感度特性と略一致している。
【００５５】照度演算部６は、第１の照度センサ１の出力（エミッタ電流）から第２の照度センサ５の出力（エミッタ電流）を差分して、その差分量から照度を演算するものである。照度演算部６は、たとえば差分アンプ、 ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００５６】差分アンプは、第１の照度センサ１からのエミッタ電流と、第２の照度センサ５からのエミッタ電流とを差分して出力するものである。
【００５７】ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭは、差分アンプからの出力に基づいて、照度を演算するものである。ＲＯＭには、たとえば出力と照度との関係を示すテーブルやこのテーブルに基づいて照度を演算するプログラムが格納されている。ＣＰＵおよびＲＡＭは、 差分アンプからの出力を変数としてプログラムを実行し、出力に応じた照度を演算する。
【００５８】照度測定装置 Ｘ２では、図７を参照して説明したように第２の照度センサ５の分光感度特性が第１の照度センサ１における赤外光領域での分光感度特性と略一致している。そのため、第１の照度センサ１のエミッタ電流から第２の照度センサ５のエミッタ電流を差分したものは、可視光の光量に略対応したものとなっている。したがって、第１および第２照度センサ１，５のエミッタ電流の差分量を用いて照度を演算すれば、より人の感覚に則して照度を測定することができる。
【００５９】照度センサチップ５３においては、Ｐ型半導体層（図３参照）を覆うように可視光カットフィルタを設けてもよい。その場合には、樹脂パッケージ５５を透明に構成してもよい。
【００６０】次に、本願発明の第３の実施の形態に係る照度測定装置を、図８および図９を参照して説明する。
【００６１】照度測定装置Ｘ３は、１つの絶縁基板７０に対して、図６に示した照度センサ１、５に相当するものを造り込んだものである。なお、図８および図９においては、図６に示した照度センサ１、５の構成要素に対応するものには、同一の符号を付してある。
【００６２】絶縁基板７０には、第１電極１１，５１および第２電極１２，５２が形成されている。第１電極１１，５１には、照度センサチップ１３，５３が実装されている。これらの照度センサチップ１３，５３は、同一または略同一の分光感度特性を有するものであり、好ましくは同一物である。照度センサチップ１３，５３は、第２電極１２，５２とワイヤ１４，５４を介して接続されている。
【００６３】照度センサチップ１３およびワイヤ１４は、第１樹脂パッケージ１５により封止されている。照度センサチップ５３およびワイヤ５４は、第２樹脂パッケージ５５により封止されている。第１樹脂パッケージ１５は透明に、第２樹脂パッケージ５５は、たとえば黒色に形成されている。第１および第２樹脂パッケージ１５、５５は、第３樹脂パッケージ７１により覆われている。第３樹脂パッケージ７１は、透明に形成されている。
【００６４】照度演算部６は、照度センサチップ１３の出力から照度センサチップ５３の出力を差分し、その差分量から照度を演算するものである。この照度演算部６は、たとえば差分アンプ、 ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成することができる。
【００６５】照度測定装置Ｘ３は、その基本構成および動作が照度測定装置Ｘ２と同様であるため、照度測定装置Ｘ２と同様の効果を享受できる。
【００６６】照度センサ７においては、第３樹脂パッケージ７１を省略して照度センサを構成してもよい。照度センサチップ５３においては、Ｐ型半導体層（図３参照）を覆うように可視光カットフィルタを設けてもよい。その場合には、樹脂パッケージ５５を透明に構成し、あるいは照度センサチップ１３、５３を１つの透明樹脂パッケージにより封止してもよい。
【００６７】本願発明では、照度センサチップをＰＮＰ型のフォトトランジスタとして構成してもよい。その場合には、Ｎ型半導体層の厚みを調整することにより、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の波長範囲となるように形成される。
【００６８】照度センサチップは、フォトダイオードとして構成してもよい。その場合にも、ＰＮ接合部までの距離（図３のＰ型半導体層３４の厚みＤに相当するもの）を調整することにより、分光感度特性におけるピーク感度波長が可視光の波長範囲となるように形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】照度センサチップの断面図である。
【図４】本願発明に係る照度センサチップおよびこれとは Ｐ型半導体層の厚みが異なる従来の照度センサチップの分光感度特性を示すグラフである。
【図５】照度センサチップのＰ型半導体層の厚みを決定するための測定結果の一例を示すグラフである。
【図６】本願発明の第２の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図７】図６に示した２つの照度センサの分光感度特性を示すグラフである。
【図８】本願発明の第３の実施の形態に係る照度測定装置を、一部を模式化して示した斜視図である。
【図９】図８のIX―IX線に沿う断面図である。
【符号の説明】
Ｘ１〜Ｘ３ 照度測定装置
１，５，７ 照度センサ
２，６ 照度演算部
１３ （第１の）照度センサチップ
１５ （第１）１樹脂パッケージ
３３ Ｎ-型半導体層（第１半導体層）
３４ Ｐ型半導体層（第２半導体層）
５３ （第２の、追加の）照度センサチップ
５５ （第２）樹脂パッケージ
７１ 第３樹脂パッケージ
Ｄ （Ｐ型半導体層）厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、かつ、上記第２半導体層の厚みは、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲となるように設定されていることを特徴とする、照度センサチップ。
【請求項２】 上記第２半導体層の厚みは、４μｍ以下である、請求項１に記載の照度センサチップ。
【請求項３】 上記第２半導体層の厚みは、２μｍ以上である、請求項２に記載の照度センサチップ。
【請求項４】 上記ピーク感度波長は、５８０〜６００ｎｍである、請求項１ないし３のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項５】 上記第２半導体層は、シリコン半導体である、請求項１ないし４のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項６】 フォトトランジスタとして構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項７】 上記フォトトランジスタは、ｎｐｎ接合を有している、請求項６に記載の照度センサチップ。
【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載した照度センサチップを備えたことを特徴とする、照度センサ。
【請求項９】 上記照度センサチップと分光感度特性が同一または略同一である追加の照度センサチップと、上記追加の照度センサチップに対して、可視光を吸収してから入射光を受光させるための可視光カット部と、をさらに備えている、請求項８に記載の照度センサ。
【請求項１０】 上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した樹脂パッケージ内に封止されている、請求項９に記載の照度センサ。
【請求項１１】 上記照度センサチップは透明な第１樹脂パッケージに封止され、上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した第２樹脂パッケージに封止されている、請求項９に記載の照度センサ。
【請求項１２】 上記第１および第２樹脂パッケージは、透明な第３樹脂パッケージにより封止されている、請求項１１に記載の照度センサ。
【請求項１３】 第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成された第１および第２の照度センサチップと、可視光を吸収してから上記第２の照度センサチップの接合部に対して入射光を受光させるための可視光カット部と、上記第１および第２の照度センサチップからの出力に基づいて、照度を演算するための照度演算部と、を備えていることを特徴とする、照度測定装置。
【請求項１４】 上記第２の照度センサチップは、上記第１の照度センサチップと同一または略同一の分光感度特性を有している、請求項１３に記載の照度測定装置。
【請求項１５】 上記照度演算部は、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する、請求項１３または１４に記載の照度測定装置。
【請求項１６】 第１および第２の照度センサチップを用いて照度を測定する方法であって、上記第１および第２の照度センサチップは、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算することを特徴とする、照度測定方法。
【請求項１７】 上記第１の照度センサチップおよび上記第２の照度センサチップは、同一または略同一の分光感度特性を有してしており、かつ、上記第２の照度センサチップには、可視光を吸収してから光が入射させられる、請求項１６に記載の照度測定方法。
【請求項１８】 上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する、請求項１７に記載の照度測定方法。
【請求項１】 第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を有し、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、かつ、上記第２半導体層の厚みは、上記電気信号の出力量を基準とした分光感度特性におけるピーク感度波長が、可視光の波長範囲となるように設定されていることを特徴とする、照度センサチップ。
【請求項２】 上記第２半導体層の厚みは、４μｍ以下である、請求項１に記載の照度センサチップ。
【請求項３】 上記第２半導体層の厚みは、２μｍ以上である、請求項２に記載の照度センサチップ。
【請求項４】 上記ピーク感度波長は、５８０〜６００ｎｍである、請求項１ないし３のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項５】 上記第２半導体層は、シリコン半導体である、請求項１ないし４のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項６】 フォトトランジスタとして構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の照度センサチップ。
【請求項７】 上記フォトトランジスタは、ｎｐｎ接合を有している、請求項６に記載の照度センサチップ。
【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載した照度センサチップを備えたことを特徴とする、照度センサ。
【請求項９】 上記照度センサチップと分光感度特性が同一または略同一である追加の照度センサチップと、上記追加の照度センサチップに対して、可視光を吸収してから入射光を受光させるための可視光カット部と、をさらに備えている、請求項８に記載の照度センサ。
【請求項１０】 上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した樹脂パッケージ内に封止されている、請求項９に記載の照度センサ。
【請求項１１】 上記照度センサチップは透明な第１樹脂パッケージに封止され、上記追加の照度センサチップは、黒色に着色した第２樹脂パッケージに封止されている、請求項９に記載の照度センサ。
【請求項１２】 上記第１および第２樹脂パッケージは、透明な第３樹脂パッケージにより封止されている、請求項１１に記載の照度センサ。
【請求項１３】 第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成された第１および第２の照度センサチップと、可視光を吸収してから上記第２の照度センサチップの接合部に対して入射光を受光させるための可視光カット部と、上記第１および第２の照度センサチップからの出力に基づいて、照度を演算するための照度演算部と、を備えていることを特徴とする、照度測定装置。
【請求項１４】 上記第２の照度センサチップは、上記第１の照度センサチップと同一または略同一の分光感度特性を有している、請求項１３に記載の照度測定装置。
【請求項１５】 上記照度演算部は、上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する、請求項１３または１４に記載の照度測定装置。
【請求項１６】 第１および第２の照度センサチップを用いて照度を測定する方法であって、上記第１および第２の照度センサチップは、第１半導体層と、上記第１半導体層に接合された第２半導体層と、を備え、かつ、上記第１半導体層と上記第２半導体層との接合部分に上記第２半導体層を介して光が入射した場合に、上記接合部分への入射光量に応じた電気信号を出力するように構成されており、上記第１および第２の照度センサからの出力に基づいて、照度を演算することを特徴とする、照度測定方法。
【請求項１７】 上記第１の照度センサチップおよび上記第２の照度センサチップは、同一または略同一の分光感度特性を有してしており、かつ、上記第２の照度センサチップには、可視光を吸収してから光が入射させられる、請求項１６に記載の照度測定方法。
【請求項１８】 上記第１の照度センサチップからの出力と、上記第２の照度センサチップからの出力との差分に相当する信号に基づいて、照度を演算する、請求項１７に記載の照度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図５】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図５】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００２−１７６１９２（Ｐ２００２−１７６１９２Ａ）
【公開日】平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−２７６１５０（Ｐ２００１−２７６１５０）
【出願日】平成１３年９月１２日（２００１．９．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年９月１２日（２００１．９．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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