JPH0989669A

JPH0989669A - 分光器付受光素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0989669A
Application number: JP26898295A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Shimizu; 悦朗清水
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】分光器と受光素子を微小サイズで一体的に形
成できると共に、分光器と受光素子の位置合わせを高精
度に行えるようにした分光器付受光素子を提供する。【解決手段】筐体となる半導体基板101 上に受光素子
となるフォトダイオードアレイ102 をパターン形成し、
更に該半導体基板101 上に該基板101 に対して位置決め
してプリズム103 を貼り合わせ、分光器付受光素子を構
成する。この際、半導体基板101 とフォトダイオードア
レイ（受光素子）102 とが一体に形成されているので、
プリズム103 と半導体基板101 とを位置合わせすること
により、プリズム（分光器）103 とフォトダイオードア
レイ（受光素子）102 とが位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定試料に波長の
異なる単色光を順次照射し、その波長ごとに測定試料か
ら透過あるいは反射した光の強度を調べる方式（前分光
方式）、あるいは測定試料に白色光を照射し測定試料か
ら透過あるいは反射した光を分光した後に、その強度を
調べる方式（後分光方式）を基本方式とした分光光度計
用の分光器付受光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、分光光度計としては種々の構成の
ものが知られているが、図15にその構成の一例を示す。
図15において、1101は光源、1102は光学レンズ、1103は
スリット、1104は測定試料用セル、1105は分光器、1106
は受光素子、1107はそれぞれの部品を固定する筐体であ
る。そして光源1101にはハロゲンランプが、分光器1105
にはグレーティングあるいはプリズムが、受光素子1106
には光電子増倍管あるいはフォトダイオードアレイが用
いられている。また、測定試料用セル1104にはガラスあ
るいは透明プラスチックの容器を用いるのが一般的であ
り、筐体1107は、主に鉄あるいはアルミなどの金属で作
製される。これら各構成部品は、それぞれが筐体1107上
に光学的位置合わせを精密に行って取り付けられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の分光光度計においては、個々の部品が大きいために、
部品配置上及び光学設計上必要なスペースが大きく、こ
のため、分光光度計のサイズが非常に大きいものとなっ
ており、また、個々の部品が筐体を介して位置合わせさ
れるために、位置合わせ精度が悪く、その調整に多大な
時間を要するという問題点があった。

【０００４】本発明は、従来の分光光度計における上記
問題点を解消するためになされたもので、請求項１〜４
記載の各発明は、分光器と受光素子を微小サイズで一体
的に形成できると共に、分光器と受光素子の位置合わせ
を高精度に行えるようにした分光器付受光素子を提供す
ることを目的とする。また請求項５，６記載の各発明
は、微小プリズムを受光素子と一体的に容易に形成でき
るようにした分光器付受光素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。また請求項７記載の発明は、分光器と
受光素子を微小サイズで一体的に形成できると共に、分
光器と受光素子の位置合わせを高精度に行えるようにし
た分光器付受光素子を提供することを目的とする。また
請求項８記載の発明は、微小プリズムと受光素子とを一
体的に容易に形成できるようにした分光器付受光素子の
製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】また請求項９記載の発明は、短い光路長で
大きな波長分散が得られるようにした分光器付受光素子
を提供することを目的とする。また請求項10記載の発明
は、受光素子の受光部を大きくレイアウトできるように
した分光器付受光素子を提供することを目的とする。ま
た請求項11記載の発明は、傾けたプリズムを容易に形成
できる分光器付受光素子の製造方法を提供することを目
的とする。また請求項12〜14記載の各発明は、分光光度
計の機能を有する分光器付受光素子を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、受光素子をライン状あるい
はエリア状に配設した半導体基板上に分光器を貼り合わ
せて一体的に分光器付受光素子を構成するものである。
また請求項２記載の発明は、ライン状あるいはエリア状
に配設された受光素子と光反射面を有する半導体基板上
に分光器を貼り合わせて一体的に分光器付受光素子を構
成するものである。また請求項３記載の発明は、半導体
基板に凹部を形成し、該凹部の底面部にライン状あるい
はエリア状に配設された受光素子と光反射面とを設ける
と共に、該凹部の底面部上に分光器を一体的に形成して
分光器付受光素子を構成するものである。また請求項４
記載の発明は、半導体基板に凹部を形成し、該凹部の底
面部にライン状あるいはエリア状に配設された受光素子
を設け、該半導体基板上に、分光器を設けた保護部材
を、前記半導体基板の凹部に前記分光器が対向するよう
に重ねて配設して分光器付受光素子を構成するものであ
る。このように構成することにより、分光器と受光素子
が微小サイズで一体的に形成され、分光器と受光素子の
位置合わせが高精度に行われた分光器付受光素子を実現
することができる。

【０００７】また請求項５記載の発明は、半導体基板上
に受光素子とプリズムを一体的に形成する分光器付受光
素子の製造方法において、半導体基板をエッチングして
プリズム状に加工し、次いで熱酸化してプリズムを形成
する工程を備えるものであり、また請求項６記載の発明
は、請求項５記載の分光器付受光素子の製造方法におい
て、半導体基板として〈１００〉シリコン−酸化膜−シ
リコンからなる基板を用いるものである。この製造方法
によれば、一連のプロセスによりプリズムを受光素子と
同一の半導体基板上に容易に形成することができる。

【０００８】また請求項７記載の発明は、半導体基板に
周縁部を傾斜面とした凹部を形成し、該凹部の底面部に
光反射面を設け、斜面にライン状あるいはエリア状の受
光素子を配設すると共に、該半導体基板上に分光器を一
体的に形成して分光器付受光素子を構成するものであ
る。この構成により、分光器と受光素子が微小サイズで
一体的に形成でき、分光器と受光素子の位置合わせが高
精度で行われた分光器付受光素子が得られる。また請求
項８記載の発明は、請求項７記載の分光器付受光素子の
製造方法において、半導体基板をエッチングして周縁に
傾斜側面部をもつ凹部とプリズム状部を形成する工程
と、前記周縁傾斜側面部にシリコン酸化膜を介してシリ
コン窒化膜を被着する工程と、熱酸化により前記プリズ
ム状部をプリズムとする工程と、前記シリコン窒化膜を
除去した後にシリコン酸化膜をエッチングして受光素子
の受光部を形成する工程とを備えるものである。これに
より、一連のプロセスによりプリズムと受光素子とを同
一の半導体基板上に形成可能となる。そして、この場合
のプリズムと受光素子の位置合わせは、通常のフォトリ
ソ精度で実現できるので、１μｍ前後と小さく、分光器
と受光素子の合わせずれの心配がない。

【０００９】また請求項９記載の発明は、半導体基板上
に複数個のプリズムと受光素子とを一体的に形成してな
る分光器付受光素子部に、半導体基板上に複数個のプリ
ズムを一体的に形成してなるプリズムアレイを、前記分
光器付受光素子部の各プリズム間に前記プリズムアレイ
の各プリズムがそれぞれ交互に逆さ向きに配設されるよ
うに組み合わせて分光器付受光素子を構成するものであ
る。これにより、複数のプリズムを高密度に組み合わせ
ることができるので、短い光路長で大きな波長分散を得
ることができる。また請求項10記載の発明は、半導体基
板上に受光素子とプリズムとを一体的に形成してなる分
光器付受光素子において、前記プリズムは、光入射側の
傾斜面より光出射側の傾斜面の傾斜角度が大なるように
形成するものである。このようにプリズムを傾けること
によって、プリズムの光入射角を小さくすることがで
き、プリズムからの光出射角を大きくすることができ
る。これにより、受光素子に入射する分散光の波長間隔
を大きくでき、したがって受光素子の受光部を大きくレ
イアウトすることが可能となる。また請求項11記載の発
明は、請求項10記載の分光器付受光素子の製造方法にお
いて、〈１００〉面より数十度の範囲で傾斜した面を主
面とする半導体基板をエッチングして〈１１１〉面を露
出させる工程と、該〈１１１〉面を熱酸化する工程とを
備えるものである。これにより、傾けたプリズムを一体
的に容易に形成することができる。

【００１０】また請求項12記載の発明は、単一の半導体
基板上に、ライン状あるいはエリア状に配設された受光
素子と分光器とに加え、信号処理回路部，検査試料用セ
ル，薬液注入ポンプ，光源の少なくとも１つを、一体的
に形成して分光器付受光素子を構成するものであり、ま
た請求項13記載の発明は、請求項12記載の発明の分光器
付受光素子において、検査試料用セルを、半導体基板を
エッチングして得られた凹部に高反射率膜を被着して構
成するものであり、また請求項14記載の発明は、請求項
13記載の発明の分光器付受光素子において、高反射率膜
を少なくとも２つ以上に分割した金属パターンで構成す
るものである。このように構成することにより、それ自
体が分光光度計の機能を有する分光器付受光素子を実現
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】

（第１実施例）次に実施例について説明する。図１は本
発明に係る分光器付受光素子の第１実施例を示す斜視図
である。図１において、101 は分光光度計の筐体となる
半導体基板であり、該基板101 上には受光素子となるフ
ォトダイオードアレイ102 がパターン形成されている。
103 は基板101 に対し位置決めし、貼り合わせて形成さ
れたプリズムである。

【００１２】このように構成した分光器付受光素子にお
いては、筐体（半導体基板）と受光素子（フォトダイオ
ードアレイ）とが一体に形成されるので、プリズム103
と半導体基板101 とを位置合わせすれば、同時に、分光
器（プリズム）と受光素子とが位置決めされる。

【００１３】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例を示す分解斜視図である。この実施例においては、半
導体基板201 の表面をエッチングして形成した凹部の底
面202 に、フォトダイオードアレイ204 と光反射面207
をパターン形成する。またエッチングにより形成された
凹部の傾斜側面208 にも光反射面（図示せず）を形成す
る。206 は半導体基板201 上に配設される保護部材で、
該保護部材206 には光透過領域209 が設けられている他
に、半導体基板201 の凹部に対向する面に回折格子205
を形成している。そして、この保護部材206 は、半導体
基板201 の凹部段差部の上面203 に、位置決めした上で
貼り付けられて、分光器付受光素子を構成している。

【００１４】このように構成した分光器付受光素子に光
を照射した場合、光経路210 で示すように、光透過領域
209 ，凹部側面208 に形成した反射面，凹部底面202 に
形成した反射面207 を経て光が進行し、回折格子205 に
よって分光された光をフォトダイオードアレイ204 が受
けることになる。この分光器付受光素子においては、半
導体基板と保護部材とを位置合わせすれば、同時に、分
光器（回折格子）と受光素子（フォトダイオードアレ
イ）が位置決めされる。

【００１５】（第３実施例）図３は、本発明の第３実施
例を示す斜視図である。この実施例においては、第２実
施例と同じく、半導体基板301 の表面をエッチングして
形成した凹部の底面302 に、フォトダイオードアレイ30
4 と光反射面307 をパターン形成し、エッチングにて形
成された凹部の傾斜側面308 にも光反射面（図示なし）
を形成する。これに加えて、この実施例においては、プ
リズム305 を半導体基板301 の凹部底面302 上に一体に
パターン形成している。

【００１６】プリズム305 は、半導体基板301 をエッチ
ングにてプリズム状に加工した後、熱酸化して形成す
る。この作製方法の一例を、図４〜図８に示す製造工程
図に基づいて説明する。なお、図４及び図８は断面図の
みを示し、図５の（Ａ）〜図７の（Ａ）は断面図、図５
の（Ｂ）〜図７の（Ｂ）は表面パターンを示している。
図４は出発材料である半導体基板401 の断面を示す。こ
の半導体基板401 は、シリコン402 −シリコン酸化膜40
3 −〈１００〉シリコン404 よりなるＳＯＩ基板であ
り、この基板401 の表面にシリコン酸化膜405 を形成し
てある。そして図５に示すように、まずこのシリコン酸
化膜405 を、レジストコート，露光，現像の各作業（以
下これらの作業をまとめて、フォトリソ作業という）と
エッチングにて、酸化膜パターン406 に加工し、続い
て、露出した〈１００〉シリコン404 を、〈１１１〉面
が斜面として現れるように、また、エッチングがシリコ
ン酸化膜403 に到達するまで、ＫClやＴＭＡＨ（Tetra-
Methil-Ammonium-Hydoroxide: テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド）といった〈１１１〉面のエッチ
レートが〈１００〉面のエッチレートより小さい液にて
エッチングする。

【００１７】次に、この基板は図６に示すように、フォ
トリソ作業によりシリコン酸化膜403 の抜きパターン40
7 を形成してから、シリコン404 全体を熱酸化して、プ
リズム408 を形成する。409 は、この熱酸化により形成
された酸化膜層である。図７は酸化膜層409 上とエッチ
ング傾斜側面410 への光反射面411 を形成した状態を示
しており、これらの光反射面411 は光反射膜をデポジシ
ョンした後にフォトリソ作業にて、その反射膜をエッチ
ングして得るようにしている。

【００１８】このようにして作製した分光器付受光素子
において、プリズム408 に反射面411 を介して光を入射
させた場合、412 で示す光経路で光が通過し、プリズム
408にて分光される。そして、このような構成の分光器
付受光素子においては、分光器（プリズム）とフォトダ
イオードとが一連の半導体加工プロセスで形成できるの
で、位置合わせの必要がない。なお、図６に示したよう
に、本実施例ではシリコン酸化膜404 の抜きパターン40
7 を形成したが、この工程を省いた場合には、図８に示
すような仕上がり構造となる。このように構成した場合
においても、光反射面411 にて反射した光がプリズム40
8 からはずれることがないので、プリズム作用は問題な
く行える。

【００１９】（第４実施例）図９の（Ａ）は、図３に示
した第３実施例の断面構造を示す図で、次に述べる第４
実施例の参考として示している。図９の（Ｂ）は第４実
施例の分光器付受光素子の断面図である。図９の（Ａ）
において、501 はシリコン502 −シリコン酸化膜503 −
〈１００〉シリコンを酸化して得たシリコン酸化膜504
からなる基板であり、505 はプリズム、506 はシリコン
酸化膜、507 は光反射面である。基板501 には凹部が設
けられ、底面509 と段差部510 が形成されており、フォ
トダイオードアレイ508 は、底面509 に形成されてい
る。このように構成された分光器付受光素子に光を入射
させた場合に、511 で示す光経路で光が通過し、プリズ
ム505 にて分光された光がフォトダイオードアレイ508
に入射するのは前述のとおりである。

【００２０】図９の（Ｂ）に示す第４実施例が、図９の
（Ａ）に示した第３実施例と異なる点は、第３実施例の
フォトダイオードアレイ配置位置に光反射面513 を配置
した点、及びフォトダイオードアレイ514 を段差部510
の傾斜側面に設けた点で、その他は同一の構造である。
このようにして作製された分光器付受光素子に光を入射
させた場合、光は515 で示す光経路を通り、プリズム50
5 により分光された後に、光反射面513 で反射してから
フォトダイオードアレイ514 に入射する。

【００２１】図10の（Ａ）〜（Ｅ２）は、図９の（Ａ）
に示した分光器付受光素子の作製プロセスを示す製造工
程図で、図10の（Ｄ２），（Ｅ２）は、それぞれ図10の
（Ｄ１），（Ｅ１）の○印部分を拡大して示す図であ
る。この製造工程は、図４〜図７に示した工程と同様
で、まず図10の（Ａ）に示すように、シリコン602 −シ
リコン酸化膜603 −〈１００〉シリコン604 よりなるＳ
ＯＩ基板601 の表面にシリコン酸化膜605 を形成し、次
に図10の（Ｂ）に示すように、酸化膜パターン606をマ
スクとして、シリコン604 をエッチングする。ここで、
エッチングは、ＫClあるいはＴＭＡＨにて〈１１１〉面
が斜面として現れるように、また、エッチングがシリコ
ン酸化膜603 に到達するまで行う。

【００２２】次に図10の（Ｃ）に示すように、パターン
エッジ607 に沿ってシリコン酸化膜603 をエッチングし
てから、シリコン604 全体を熱酸化して、プリズム608
を形成する。609 はこの熱酸化にて形成された酸化膜層
である。次いで図10の（Ｄ１），（Ｄ２）に示すよう
に、フォトリソ作業にて酸化膜609 を、フォトダイオー
ドアレイの受光部610 を抜くようにエッチングする。そ
の後、受光部にシリコン602 とは反対導電型の不純物を
ドープして拡散層611 を作り、ＰＮ接合を形成する。こ
の後、図10の（Ｅ１），（Ｅ２）に示すように、反射面
612 と配線613 を順次あるいは同時に形成してプロセス
を終える。

【００２３】次に、図９の（Ｂ）に示した第４実施例の
製造方法を、図11の（Ａ）〜（Ｆ２）に示す製造工程図
に基づいて説明する。なお図11の（Ｄ２），（Ｅ２），
（Ｆ２）は図11の（Ｄ１），（Ｅ１），（Ｆ１）の○印
部分の拡大図である。まず図11の（Ａ）に示すように、
シリコン702 −シリコン酸化膜703 −〈１００〉シリコ
ン704 よりなるＳＯＩ基板701 を出発材料として、フォ
トリソ作業にてシリコン704 をエッチングする。次に、
図11の（Ｂ）に示すように、酸化膜層とシリコン窒化膜
層を順次被着してから、フォトリソ作業とエッチングに
より、酸化膜パターン705 とシリコン窒化膜パターン70
6 を形成する。次いで図11の（Ｃ）に示すように、更に
シリコン酸化膜703 をエッチングし、その後、熱酸化し
て、プリズム707 を形成する。708 は、この熱酸化によ
り形成された酸化膜層である。次に図11の（Ｄ１），
（Ｄ２）に示すように、窒化膜パターン706 をリムーブ
してから、フォトリソ作業と酸化膜705 のエッチングに
より、フォトダイオードアレイの受光部709 を形成す
る。その後、受光部にシリコン704 とは反対導電型の不
純物をドープして拡散層710 を作り、ＰＮ接合を形成す
る。次に図11の（Ｅ１），（Ｅ２）に示すように、シリ
コン704 のコンタクト領域711 をエッチングにより形成
し、シリコン704 と同一導電型の不純物をドープして拡
散層712 を形成する。最後に図11の（Ｆ１），（Ｆ２）
に示すように、反射面713 と配線714 を順次あるいは同
時に形成してプロセスを終える。

【００２４】このようにして分光器付受光素子を作製す
れば、分光器（プリズム）とフォトダイオードアレイと
が一連の半導体加工プロセスで形成できるので、それぞ
れがフォトリソ精度で位置決めできる。また、段差部傾
斜側面にフォトダイオードアレイを形成した場合には、
反射面からフォトダイオードアレイまでの距離分だけ、
プリズムで分散した光の光路長をかせぐことができ、こ
れにより、分散光をより拡げた状態でフォトダイオード
アレイに入射できる。したがって、フォトダイオードア
レイを構成する受光部を大きくレイアウトしても、波長
解像度の劣化を小さくすることができ、設計上の大きな
余裕を得ることができる。

【００２５】（第５実施例）図12は第５実施例の分光器
付受光素子を示す断面図である。図12において、801
は、図４〜図７に示した第３実施例の製造方法により作
製した分光器付受光素子部で、シリコン802 −シリコン
酸化膜803 −〈１００〉シリコンを熱酸化して得られた
シリコン酸化膜804 よりなる基板上に、３つのプリズム
805a，805b，805c，シリコン酸化膜806 ，光反射面807
，フォトダイオードアレイ808 が形成されている。ま
た、809 は同じく図４〜図７に示した方法により作製し
たプリズムアレイで、シリコン810 ，２つのプリズム81
1a，811b，シリコン酸化膜812 から構成されている。そ
して分光器付受光素子部801 とプリズムアレイ809 はそ
れぞれのプリズムが逆さ向きになるように組み合わせて
貼り合わされて、分光器付受光素子を構成している。こ
のようにして作製された分光器付受光素子に光を入射さ
せた場合、光は813 で示す光経路で通過し、５つのプリ
ズム805a，811a，805b，811b，805cにより分光された後
に、フォトダイオードアレイ808 に入射する。

【００２６】このように構成された分光器付受光素子に
おいては、複数のプリズムを光が通過するので、分散の
効率が向上し、分散光がより拡がってフォトダイオード
アレイに入射する。これにより、フォトダイオードアレ
イを構成する受光部を大きくレイアウトしても、波長解
像度の劣化を小さくすることが可能となり、設計上の大
きな余裕を得ることができる。

【００２７】（第６実施例）図13は第６実施例の分光器
付受光素子を示す断面図である。この実施例の分光器付
受光素子は、図４〜図７に示した製造方法により作製さ
れ、シリコン901 −シリコン酸化膜902 −シリコン酸化
膜903 よりなる基板上に、プリズム904 ，シリコン酸化
膜905 ，光反射面906 ，フォトダイオードアレイ907 が
形成されている。シリコン酸化膜903 は、図４〜図７に
示した製造方法に従いシリコンを熱酸化して形成される
が、このシリコンの面方位は〈１００〉より０〜20°程
度ずらされている。このために、プリズム904 の光入射
側の面908 では、入射光経路910 に対する角度θ_Iが小
さくなり、反対側の面909 では、この光経路910 に対す
る角度θ₀が大きくなる。

【００２８】このように構成した分光器付受光素子にお
いては、プリズムからフォトダイオードアレイへの光出
射角度が大きくなり、それに伴って分散光がより拡がる
ので、フォトダイオードアレイを構成する受光部を大き
くレイアウトしても波長解像度の劣化を小さくすること
ができる。

【００２９】（第７実施例）図14は第７実施例の分光器
付受光素子を示す分解斜視図である。この第７実施例
は、図３に示した第３実施例の分光器付受光素子に対し
て、更に多くの周辺部品を組み込んで構成したものであ
る。半導体基板1001の表面にはエッチングにより凹部と
段差部を形成し、凹部の底面1002に、フォトダイオード
アレイ1004をパターン形成している。1005は、図４〜図
７に示した製造方法により作製したプリズムである。10
06はフォトダイオードアレイ1004で検出した光信号を増
幅し、演算する信号処理回路部であり、ＭＯＳ型，バイ
ポーラ型素子を用いて構成する場合には、半導体基板10
01上に容易に作製することができる。1007は、フォトダ
イオードアレイ1004から信号処理部1006につながる配線
を示し、1008は、半導体基板1001の表面をエッチングし
て形成したセルであり、この部分に検査試料を入れるよ
うになっている。セル1008の内部には、高反射率膜1009
が被着してあり、セル1008に入射した光を外部に逃がす
ことなくプリズム1005に導くようになっている。本実施
例においては、この高反射率膜1009を金属膜で形成し、
且つセル1008内部で分割して形成している。このため、
分割されたそれぞれの高反射率膜部分に電圧を印加する
ことにより、検査試料の電気化学的変化をも検査するこ
とができるようになっている。

【００３０】1010はセル1008に薬液を送るための溝であ
り、半導体基板1001をエッチングして形成されている。
この溝1010は、保護部材1016を半導体基板1001に重ねて
配置することによって、毛細管状とすることが可能であ
る。1011は薬液注入ポンプであり、薬液注入口1012と加
熱部1013とからなり、加熱部1013は、例えば半導体基板
1001に高抵抗拡散層を形成して作製し、この拡散層に電
圧を印加して抵抗加熱するようになっている。1014は光
源であり、該光源1014としては例えば、白色ＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）素子が半導体基板1001上に形成
可能である。1015はスリットを示している。このように
作製した分光器付受光素子は、それ自体が高機能の分光
光度計となる。

【００３１】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項１〜４記載の各発明によれば、分光器と受光素子
が微小サイズで一体的に形成され、分光器と受光素子の
位置合わせが高精度で行われた分光器付受光素子が得ら
れる。また請求項５，６記載の各発明によれば、一連の
プロセスによりプリズムを受光素子と同一の半導体基板
上に容易に形成することができる。また請求項７記載の
発明によれば、分光器と受光素子が微小サイズで一体的
に形成され、分光器と受光素子の位置合わせが高精度で
行われた分光器付受光素子が得られる。また請求項８記
載の発明によれば、一連のプロセスによりプリズムと受
光素子とを同一の半導体基板上に形成可能となる。また
請求項９記載の発明によれば、複数のプリズムを高密度
に組み合わせることができ、短い光路長で大きな波長分
散を得ることができる。また請求項10記載の発明によれ
ば、受光素子に入射する分散光の波長間隔を大きくで
き、受光素子の受光部を大きくレイアウトすることが可
能となる。また請求項11記載の発明によれば、傾けた形
状のプリズムを容易に一体的に形成することができる。
また請求項12〜14記載の各発明によれば、分光光度計の
機能を有する分光器付受光素子を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分光器付受光素子の第１実施例を
示す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す分解斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す斜視図である。

【図４】図３に示したた第３実施例におけるプりズムの
製造方法を説明するための製造工程を示す図である。

【図５】図４に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図６】図５に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図７】図６に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図８】図４〜図７に示した製造工程の変形例を示す図
である。

【図９】図３に示したた第３実施例を詳細に示す断面
図、及び第４実施例を示す断面図である。

【図10】図３に示したた第３実施例の製造方法を説明す
るための製造工程を示す図である。

【図11】図９に示した第４実施例の製造方法を説明する
ための製造工程を示す図である。

【図12】本発明の第５実施例を示す断面図である。

【図13】本発明の第６実施例を示す断面図である。

【図14】本発明の第７実施例を示す分解斜視図である。

【図15】従来の分光光度計の構成例を示す図である。

【符号の説明】

101,201,301,401,501,601,701,1001 半導体基板 102,204,304,508,514,808,907,1004 フォトダイオード
アレイ 103,305,408,505,608,708,805a,805b,805c,811a,811b,9
04,1005 プリズム 205 回折格子 207,307,411,507,612,713,807,906 光反射面 1006 信号処理回路 1008 測定試料用セル 1010 薬液注送溝 1011 薬液注入ポンプ 1014 光源 1015 スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子をライン状あるいはエリア状に
配設した半導体基板上に分光器を貼り合わせて一体的に
構成したことを特徴とする分光器付受光素子。
【請求項２】ライン状あるいはエリア状に配設された
受光素子と光反射面を有する半導体基板上に分光器を貼
り合わせて一体的に構成したことを特徴とする分光器付
受光素子。
【請求項３】半導体基板に凹部を形成し、該凹部の底
面部にライン状あるいはエリア状に配設された受光素子
と光反射面とを設けると共に、該凹部の底面部上に分光
器を一体的に形成したことを特徴とする分光器付受光素
子。
【請求項４】半導体基板に凹部を形成し、該凹部の底
面部にライン状あるいはエリア状に配設された受光素子
を設け、該半導体基板上に、分光器を設けた保護部材
を、前記半導体基板の凹部に前記分光器が対向するよう
に重ねて配設したことを特徴とする分光器付受光素子。
【請求項５】半導体基板上に受光素子とプリズムを一
体的に形成する分光器付受光素子の製造方法において、
半導体基板をエッチングしてプリズム状に加工し、次い
で熱酸化してプリズムを形成する工程を含むことを特徴
とする分光器付受光素子の製造方法。
【請求項６】半導体基板として、〈１００〉シリコン
−酸化膜−シリコンからなる基板を用いることを特徴と
する請求項５記載の分光器付受光素子の製造方法。
【請求項７】半導体基板に周縁部を傾斜面とした凹部
を形成し、該凹部の底面部に光反射面を設け、斜面にラ
イン状あるいはエリア状の受光素子を配設すると共に、
該半導体基板上に分光器を一体的に形成したことを特徴
とする分光器付受光素子。
【請求項８】請求項７記載の分光器付受光素子の製造
方法において、半導体基板をエッチングして周縁に傾斜
側面部をもつ凹部とプリズム状部を形成する工程と、前
記周縁傾斜側面部にシリコン酸化膜を介してシリコン窒
化膜を被着する工程と、熱酸化により前記プリズム状部
をプリズムとする工程と、前記シリコン窒化膜を除去し
た後にシリコン酸化膜をエッチングして受光素子の受光
部を形成する工程とを含むことを特徴とする分光器付受
光素子の製造方法。
【請求項９】半導体基板上に複数個のプリズムと受光
素子とを一体的に形成してなる分光器付受光素子部に、
半導体基板上に複数個のプリズムを一体的に形成してな
るプリズムアレイを、前記分光器付受光素子部の各プリ
ズム間に前記プリズムアレイの各プリズムがそれぞれ交
互に逆さ向きに配設されるように組み合わせて構成した
ことを特徴とする分光器付受光素子。
【請求項10】半導体基板上に受光素子とプリズムとを
一体的に形成してなる分光器付受光素子において、前記
プリズムは、光入射側の傾斜面より光出射側の傾斜面の
傾斜角度が大なるように形成されていることを特徴とす
る分光器付受光素子。
【請求項11】請求項10記載の分光器付受光素子の製造
方法において、〈１００〉面より数十度の範囲で傾斜し
た面を主面とする半導体基板をエッチングして〈１１
１〉面を露出させる工程と、該〈１１１〉面を熱酸化す
る工程を備えていることを特徴とする分光器付受光素子
の製造方法。
【請求項12】単一の半導体基板上に、ライン状あるい
はエリア状に配設された受光素子と分光器とに加え、信
号処理回路部，検査試料用セル，薬液注入ポンプ，光源
の少なくとも１つを、一体的に形成したことを特徴とす
る分光器付受光素子。
【請求項13】前記検査試料用セルは、半導体基板をエ
ッチングして得られた凹部に高反射率膜を被着して構成
されていることを特徴とする請求項12記載の分光器付受
光素子。
【請求項14】前記高反射率膜は、少なくとも２つ以上
に分割した金属パターンで構成されていることを特徴と
する請求項13記載の分光器付受光素子。