DE112013006034B4

DE112013006034B4 - Optischer Sensor

Info

Publication number: DE112013006034B4
Application number: DE112013006034.5T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Michiyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: US20150221786A1; WO2014097528A1; CN104756254A; JP2014120626A; DE112013006034T5; CN104756254B; US9224883B2; JP5971106B2

Abstract

Optischer Sensor, aufweisend:ein Halbleitersubstrat (10) mit einer ersten Oberfläche (10a), auf welcher ein Isolationsfilm (12) ausgebildet ist;einen Lichtempfangsteil (20), der in einer Außenschicht der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; undeine Elektrode (30), welche mit dem Isolationsfilm dazwischen auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobeider Lichtempfangsteil ein Lichtempfangselement (21) hat, welches Licht in elektrische Ladung umwandelt, sowie ein Rücksetzelement (22), welches die in dem Lichtempfangselement angesammelte elektrische Ladung entlädt,die Elektrode eine erste Elektrode (31) hat, welche eine Steuerspannung an das Rücksetzelement anlegt,die erste Elektrode eine Lichtabschirmeigenschaft hat,eine Form einer Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements von der ersten Elektrode definiert wird,der Lichtempfangsteil weiterhin ein aktives Element (23) aufweist,die Elektrode weiterhin eine zweite Elektrode (32) aufweist, welche eine Steuerspannung an das aktive Element anlegt,die zweite Elektrode (32) eine Lichtabschirmeigenschaft hat,die Form der Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements auch von der zweiten Elektrode definiert wird, unddie erste Elektrode (31) und die zweite Elektrode (32) auf dem Isolationsfilm (12) gebildet und elektrisch voneinander unabhängig sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor, bei dem ein Lichtempfangsteil auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Die US 6 875 974 B beschreibt ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Sensors, bei dem eine Mehrzahl von Fotodioden auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Auf der Ausbildungsoberfläche wird eine transluzente Schicht mit transluzenter Eigenschaft ausgebildet. Auf der transluzenten Schicht wird eine Lichtabschirmmaske mit einem Lichtabschirmeffekt gebildet. Auf der Lichtabschirmmaske wird eine Mehrzahl von Lichtausbreitungsbereichen gebildet. In dem optischen Sensor wird ein Bereich von Licht, welches auf eine Lichtempfangsoberfläche der Fotodiode fällt, durch den Lichtausbreitungsbereich der Lichtabschirmmaske festgelegt.
Die US 6 316 814 B1 offenbart einen optischen Sensor, aufweisend: ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Oberfläche, auf welcher ein Isolationsfilm ausgebildet ist; einen Lichtempfangsteil, der in einer Außenschicht der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und eine Elektrode, welche mit dem Isolationsfilm dazwischen auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Lichtempfangsteil ein Lichtempfangselement hat, welches Licht in elektrische Ladung umwandelt, sowie ein Rücksetzelement, welches die in dem Lichtempfangselement angesammelte elektrische Ladung entlädt, die Elektrode eine erste Elektrode hat, welche eine Steuerspannung an das Rücksetzelement anlegt, die erste Elektrode eine Lichtabschirmeigenschaft hat, und eine Form einer Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements von der ersten Elektrode definiert wird.
Aus der DE 11 2011 103 016 T5 ist es bekannt, einen optischen Sensor mit weiteren aktiven Elementen zu versehen.
Die US 2014 / 0 319 323 A1 offenbart einen optischen Sensor, welcher neben einem Reset-Transistor weitere aktive Elemente wie einen Verstärkungs-Transistor und einen Auswahl-Transistor aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem optischen Sensor gemäß der US 6 875 974 B sind zwei Fotodioden als ein Paar in einer Richtung von links nach rechts angeordnet, und ein Bereich von Licht, welches auf eine Lichtempfangsoberfläche der jeweiligen Fotodiode einfällt, wird von einem Lichtausbreitungsbereich festgelegt, der oberhalb der zwei Fotodioden liegt. Wenn daher Licht auf den optischen Sensor von der linken Seite her einfällt, wird ein Ausgangssignal, welches von der Fotodiode auf der rechten Seite ausgegeben wird, größer als ein Ausgangssignal, das von der Fotodiode auf der linken Seite ausgegeben wird. Im Gegensatz hierzu wird, wenn Licht von der rechten Seite auf den optischen Sensor einfällt, das Ausgangssignal von der Fotodiode auf der linken Seite als das Ausgangssignal von der Fotodiode auf der rechten Seite. Daher ist es möglich, zu erkennen, ob Licht von der linken Seite oder rechten Seite her einfällt, indem die Ausgangssignale der zwei Fotodioden miteinander verglichen werden.
Wie oben beschrieben, teilen sich die zwei Fotodioden den einen Lichtausbreitungsbereich in dem optischen Sensor gemäß der US 6 875 974 B. Dies dient zur Erkennung, ob Licht von der linken Seite oder der rechten Seite her einfällt. Um jedoch diesen Zweck zu erfüllen, müssen zwei Abstände sichergestellt werden, das heißt, der Abstand zwischen der Fotodiode auf der linken Seite und dem Lichtausbreitungsbereich und der Abstand zwischen der Fotodiode auf der rechten Seite und dem Lichtausbreitungsbereich auf dem Halbleitersubstrat. In diesem Fall kann Licht auf einen hierfür nicht beabsichtigten Bereich des Halbleitersubstrats fallen und es besteht die Möglichkeit, dass die Erkennungsgenauigkeit von Licht durch eine elektrische Ladung verschlechtert wird, welche durch das Licht erzeugt wird, welches auf den hierfür nicht vorgesehenen Bereich fällt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen optischen Sensor zu schaffen, bei dem die Erkennungsgenauigkeit von Licht keiner Abschwächung unterliegt. Die Aufgabe wird durch einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein optischer Sensor ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Oberfläche, auf der ein Isolationsfilm ausgebildet ist, einem Lichtempfangsteil, der in einer Außenschicht der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und einer Elektrode, die über dem Isolationsfilm auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist. Der Lichtempfangsteil hat ein Lichtempfangselement, welches Licht in eine elektrische Ladung umwandelt, und ein Rücksetzelement, welches die elektrische Ladung entlädt, welche sich in dem Lichtempfangselement gesammelt hat. Die Elektrode hat eine erste Elektrode, welche eine Steuerspannung an das Rücksetzelement anlegt. Die erste Elektrode hat eine Lichtabschirmeigenschaft, und eine Form einer Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements wird von der ersten Elektrode definiert.
Die Dicke des Isolationsfilms kann folglich auf eine Weise festgesetzt werden, dass die Steuerspannung an das Rücksetzelement angelegt werden kann. Daher kann der Abstand zwischen der Elektrode, welche den Lichtabschirmeffekt hat und die auf dem Isolationsfilm und der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, d. h. die Ausbildungsoberfläche des Lichtempfangselements, so gesetzt werden, dass die Steuerspannung an das Rücksetzelement angelegt werden kann. Daher wird Licht daran gehindert, auf den hierfür nicht vorgesehenen Bereich des Halbleitersubstrats im Vergleich zu einer Konfiguration zu fallen, bei der ein Abstand zwischen der Lichtabschirmschicht und der Fotodiode festgelegt ist, um den Einfallswinkel auf die Fotodiode zu spezifizieren. Im Ergebnis wird eine Verschlechterung der Erkennungsgenauigkeit von Licht, hervorgerufen durch die elektrische Ladung, welche von Licht erzeugt wird, das auf den hierfür nicht vorgesehenen Bereich fällt, verhindert.
Weiterhin legt die erste Elektrode die Steuerspannung an das Rücksetzelement an. Folglich kann die Anzahl von Bauteilen an einem Anstieg gehindert werden und die Herstellung des optischen Sensors kann im Unterschied zu einem Fall vereinfacht werden, bei dem die Form der Lichtempfangsoberfläche durch ein anderes Lichtabschirmbauteil festgelegt wird, das unterschiedlich zu einem Bauteil ist, welches für das Rücksetzelement unerlässlich ist.
Zusätzlich hat bei der vorliegenden Erfindung der Lichtempfangsteil ein aktives Element abweichend von dem Lichtempfangselement und dem Rücksetzelement. Die Elektrode hat eine zweite Elektrode abweichend von der ersten Elektrode, welche eine Steuerspannung an das aktive Element anlegt. Die zweite Elektrode hat eine Lichtabschirmeigenschaft, und die Form der Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements wird nicht nur von der ersten Elektrode, sondern auch von der zweiten Elektrode definiert. Demzufolge kann eine Einschränkung der Form der ersten Elektrode vermieden werden. Daher wird vermieden, dass die Gestaltung des optischen Sensors kompliziert wird.
Figurenliste

1 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches den Aufbau eines optischen Sensors gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des optischen Sensors der Ausführungsform.
3 ist eine schematische Draufsicht von oben auf den optischen Sensor der Ausführungsform.
4 ist eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV in 3.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Abwandlung des optischen Sensors.
6 ist eine schematische Draufsicht von oben auf die Abwandlung des optischen Sensors.
7 ist eine Schnittansicht entlang Linie VII-VII in 6.
8 ist eine schematische Draufsicht von oben auf eine Abwandlung des optischen Sensors.
9 ist eine Schnittansicht entlang Linie IX-IX in 8.
10 ist eine schematische Draufsicht von oben auf eine Abwandlung des optischen Sensors.
11 ist eine Schnittansicht entlang Linie XI-XI in 10.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein optischer Sensor 100 gemäß einer Ausführungsform wird anhand der 1 bis 4 beschrieben. In 3 sind ein Isolationsfilm 12, ein transluzenter Film 14 und ein Lichtabschirmfilm 15, der an der obersten Schicht liegt, welche später erläutert werden, weggelassen, und eine gestrichelte Linie stellt eine Öffnung 16 dar.
Der optische Sensor 100 hat ein Halbleitersubstrat 10, einen Lichtempfangsteil 20, der auf dem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet ist, und eine Elektrode 30. Der Lichtempfangsteil 20 hat ein Lichtempfangselement 21, welches Licht in eine elektrische Ladung umwandelt, und ein Rücksetzelement 22, welches die sich im Lichtempfangselement 21 gesammelte elektrische Ladung entlädt. Das Lichtempfangselement 21 hat weiterhin ein Übertragungselement 23, welches die im Lichtempfangselement 21 gesammelte elektrische Ladung überträgt. Die Elektrode 30 hat eine erste Elektrode 31, welche ein Steuersignal in das Rücksetzelement 22 eingibt, und eine zweite Elektrode 32, welche eine Steuerspannung in das Übertragungselement eingibt. Weiterhin hat der optische Sensor 100 einen Steuerteil 40 und einen Puffer 50 zusätzlich zu den oben beschriebenen Bauteilen 10 bis 30. Der Steuerteil 40 führt eine EIN/AUS-Steuerung am Rücksetzelement 22 durch und der Puffer 50 verstärkt die elektrische Ladung (Erkennungssignal) des Lichtempfangselements 21, die vom Übertragungselement 23 übertragen wurde. Das Übertragungselement 23 entspricht einem aktiven Element.
Wie in 1 gezeigt, sind das Lichtempfangselement 21 und das Rücksetzelement 22 seriell zwischen einer Energieversorgung und Masse geschaltet. Ein Mittelpunkt zwischen den Elementen 21 und 22 ist über das Übertragungselement 23 mit dem Puffer 50 verbunden. Die zweite Elektrode 32 entsprechend einer Steuerelektrode des Übertragungselements 23 ist mit Masse verbunden und das Übertragungselement 23 ist stets im EIN-Zustand. Weiterhin ist die erste Elektrode 31 entsprechend einer Steuerelektrode des Rücksetzelements 22 mit dem Ausgangsanschluss des Steuerteils 40 verbunden. Das Rücksetzelement 22 wird periodisch durch ein Steuersignal, das vom Steuerteil 40 ausgegeben wird, in einen EIN-Zustand gesteuert. Wenn daher das Rücksetzelement 22 im AUS-Zustand ist, wird die elektrische Ladung, welche aus Licht von dem Lichtempfangselement 21 umgewandelt worden ist, im Lichtempfangselement 22 gesammelt und ein elektrisches Signal entsprechend dem Sammelbetrag elektrischer Ladung wird über das Übertragungselement 23 in den Puffer 50 eingegeben. Wenn im Gegensatz hierzu das Rücksetzelement 22 im EIN-Zustand ist, entspricht die Klemmenspannung des Lichtempfangselements 21 der Energieversorgungsspannung und die im Lichtempfangselement 21 gesammelte elektrische Ladung wird entladen.
Eine Mehrzahl von Diffusionsbereichen 11 vom P-Typ, welche den Lichtempfangsteil 20 bilden, sind auf der Außenschicht der ersten Oberfläche 10a des Halbleitersubstrats 10 gebildet, welches ein N-Grabenbereich ist, welcher in einem nicht dargestellten Halbleitersubstrat vom P-Typ diffundiert ist. Die Energieversorgungsquelle, welche nicht dargestellt ist, ist mit dem N-Grabenbereich verbunden. Der Isolationsfilm 12 und eine LOCOS 13 sind auf der ersten Oberfläche 10a gebildet, und die Elektrode 30 ist auf dem Isolationsfilm 12 gebildet. Der transluzente Film 14 und der Lichtabschirmfilm 15 liegen auf einem Bereich, in welchem die Elektrode 30 nicht auf dem Isolationsfilm 12 und der LOCOS 13 gebildet ist. Der transluzente Film 14 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, welches lichtdurchlässig ist, und der Lichtabschirmfilm 15 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material mit Lichtabschirmeigenschaften. Die Öffnung 16, welche den Einfallswinkel von Licht auf das Lichtempfangselement 21 festlegt, ist in dem Lichtabschirmfilm 15 definiert, und durch die Öffnung 16 verlaufendes Licht fällt auf das Lichtempfangselement 21.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, liegen bei dieser Ausführungsform zwei Schichten des Lichtabschirmfilms 15 auf der ersten Oberfläche 10a mit dem transluzenten Film 14 dazwischen. Von den zweite Schichten des Lichtabschirmfilms 15 arbeitet der Lichtabschirmfilm 15 benachbart der ersten Oberfläche 10a im Wesentlichen als eine elektrische Verbindung mit dem Schaltkreismuster (einem Teil der Mehrzahl von Diffusionsbereichen 11) auf dem Halbleitersubstrat 10. Der Lichtabschirmfilm 15, der in der obersten Schicht entfernt von der Oberfläche 10a liegt, hat hauptsächlich die Funktion, einen Lichtüberschuss am Eintritt in das Halbleitersubstrat 10 zu hindern. Die Öffnung 16 des Lichtabschirmfilms 15, der in der obersten Schicht liegt, hat eine ebene Kreisform, wie in 3 gestrichelt gezeigt, und der Einfallswinkel von Licht, welches auf das Lichtempfangselement 21 fällt, wird von der Öffnung 16 festgelegt und definiert.
Wie oben beschrieben, hat der Lichtempfangsteil 20 das Lichtempfangselement 21, das Rücksetzelement 22 und das Übertragungselement 23. Wie in 1 gezeigt, ist das Lichtempfangselement 21 eine Fotodiode mit einem PN-Übergang, wobei der Kathodenanschluss mit der Energieversorgungsquelle verbunden ist und der Anodenanschluss über das Rücksetzelement 22 mit Masse verbunden ist. Wenn daher das Rücksetzelement 22 in den EIN-Zustand versetzt wird, entspricht die Klemmenspannung des Lichtempfangselements 21 der Energieversorgungsspannung und die im Lichtempfangselement 21 gesammelte elektrische Ladung wird entladen.
Sowohl das Rücksetzelement 22 als auch das Übertragungselement 23 sind ein MOSFET vom P-Kanaltyp. Wenn daher ein Lo-Signal, dessen Spannungspegel niedriger als der eines Hi-Signals ist, in die Steuerelektrode (die erste Elektrode 31) des Rücksetzelements 22 eingegeben wird, wird das Rücksetzelement 22 in den EIN-Zustand versetzt. Weiterhin ist die Steuerelektrode (die zweite Elektrode 32) des Übertragungselements 23 mit Masse verbunden. Daher ist das Übertragungselement 23 stets im EIN-Zustand. Daher ist die Anodenelektrode des Lichtempfangselements 21 stets in elektrischer Verbindung mit dem Puffer 50 über das Übertragungselement 23.
Wie oben beschrieben, umfasst die Elektrode 30 die erste Elektrode 31 und die zweite Elektrode 32. Jede der Elektroden 31 und 32 ist aus Polysilizium, und ein metallischer Dünnfilm ist an der Rückfläche einer Anheftfläche bezüglich des Isolationsfilms 12 ausgebildet, um die Lichtabschirmeigenschaften zu verbessern. Jedes der Elemente 22 und 23 ist ein MOSFET vom P-Kanaltyp, und jede der Elektroden 31 und 32 entspricht der Steuerelektrode (Gateelektrode) der jeweiligen Elemente 22 und 23. Daher wird die Dicke des Isolationsfilms 12, der zwischen den entsprechenden Elektroden 31 und 32 und der ersten Oberfläche 10a liegt, derart festgelegt, dass es möglich ist, die Steuerspannung an jedes der Elemente 22 und 23 anzulegen. Wie in 3 gezeigt, haben die Elektroden 31 und 23 die gleiche Ebenenform und sind elektrisch unabhängig voneinander. Jede der Elektroden 31 und 32 definiert die Form der Lichtempfangsoberfläche 21a des Lichtempfangselements 21 in einer ebenen Kreisform.
Nachfolgend wird anhand der 2 bis 4 der innere Aufbau des Lichtempfangselements 21 erläutert. Wie oben beschrieben, ist der Diffusionsbereich 11 vom P-Typ, der den wesentlichen Teil des Lichtempfangsteils 20 bildet, in der Außenschicht der ersten Oberfläche 10a des Halbleitersubstrats 10 gebildet. Die 2 bis 4 zeigen den Diffusionsbereich 11 in Verbindung mit dem Lichtempfangselement 21. Wie in den 2 und 4 gezeigt, sind drei der Diffusionsbereiche 11 in der Außenschicht der ersten Oberfläche 10a gebildet. Von den drei Diffusionsbereichen 11 ist die Fotodiode mit dem PN-Übergang an der Grenze zwischen dem Körper des Halbleitersubstrats 10 und dem Diffusionsbereich 11 gebildet, der direkt unter der Öffnung 16 liegt (nachfolgend als erster Diffusionsbereich 11 bezeichnet). Die beiden anderen Diffusionsbereiche 11 (das heißt, der zweite Diffusionsbereich 11 und der dritte Diffusionsbereich 11) entsprechen einem Schaltungsmuster.
Wie in 4 gezeigt, ist der erste Diffusionsbereich 11 von dem zweiten Diffusionsbereich 11, der auf der linken Seite liegt, um einen bestimmten Betrag beabstandet. Die erste Elektrode 31 ist mit dem Isolationsfilm 12 dazwischen auf der ersten Oberfläche 10a an einer Position zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem zweiten Diffusionsbereich 11 gebildet. Wie weiterhin in 3 gezeigt, ist ein Teil des Lichtabschirmfilms 15 benachbart der ersten Oberfläche 10a elektrisch mit der ersten Elektrode 31 verbunden und mit dem Ausgangsanschluss des Steuerteils 40 verbunden. Ein Teil der Lichtabschirmfilms 15 benachbart der ersten Oberfläche 10a ist elektrisch mit dem zweiten Diffusionsbereich 11 verbunden und mit Masse verbunden. Wenn daher das Lo-Signal in die erste Elektrode 31 eingegeben wird und wenn ein Kanal zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem zweiten Diffusionsbereich 11 gebildet wird, wird die aus Licht umgewandelte elektrische Ladung im ersten Diffusionsbereich 11 über den Kanal zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem zweiten Diffusionsbereich 11, dem zweiten Diffusionsbereich 11 und dem Lichtabschirmfilm 15 in Verbindung mit dem zweiten Diffusionsbereich 11 auf Masse entladen.
Wie in 4 gezeigt, ist der erste Diffusionsbereich 11 von dem dritten Diffusionsbereich 11, der auf der rechten Seite liegt, um einen bestimmten Betrag beabstandet. Die zweite Elektrode 32 ist mit dem Isolationsfilm 12 dazwischen auf der ersten Oberfläche 10a an einer Position zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem dritten Diffusionsbereich 11 gebildet. Wie in 3 gezeigt, ist ein Teil des Lichtabschirmfilms 15 benachbart der ersten Oberfläche 10a elektrisch mit der zweiten Elektrode 32 verbunden und mit Masse verbunden. Ein Teil des Lichtabschirmfilms 15 benachbart der ersten Oberfläche 10a ist elektrisch mit dem dritten Diffusionsbereich 11 verbunden und mit dem Übertragungselement 23 verbunden. Damit wird stets ein Kanal zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem dritten Diffusionsbereich 11 gebildet, welche stets elektrisch miteinander verbunden sind. Daher wird die aus dem Licht umgewandelte elektrische Ladung im ersten Diffusionsbereich 11 durch den Kanal zwischen dem ersten Diffusionsbereich 11 und dem dritten Diffusionsbereich 11, dem dritten Diffusionsbereich 11 und dem Lichtabschirmfilm 15 in Verbindung mit dem dritten Diffusionsbereich 11 an den Puffer 50 übertragen
Nachfolgend werden Arbeitsweise und Effekte des optischen Sensors 100 der Ausführungsform erläutert. Wie oben beschrieben, wird die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a des Lichtempfangselements 21 durch sowohl die erste Elektrode 31 entsprechend der Steuerelektrode des Rücksetzelements 22 als auch die zweite Elektrode 32 entsprechend der Steuerelektrode des Übertragungselements 23 definiert. Die Dicke des Isolationsfilms 12, der zwischen den Elektroden 31 und 32 und der ersten Oberfläche 10a liegt, wird so festgesetzt, dass es möglich wird, die Steuerspannung an jedes der Elemente 22 und 23 anzulegen. Daher wird Licht daran gehindert, in hierfür nicht vorgesehene Bereiche des Halbleitersubstrats 10 im Vergleich zu einer Konfiguration einzutreten, bei der ein bestimmter Abstand zwischen der Lichtabschirmschicht und einer Fotodiode sichergestellt ist, um den Einfallswinkel relativ zu einer Fotodiode festzulegen. Im Ergebnis kann die Lichterkennungsgenauigkeit daran gehindert werden, aufgrund einer elektrischen Ladung zu sinken, welche von Licht erzeugt wird, das unbeabsichtigt eintritt.
Die erste Elektrode 31 legt die Steuerspannung an das Rücksetzelement 22 an und die zweite Elektrode 32 legt die Steuerspannung an das Übertragungselement 23 an. Folglich kann die Anzahl von Bauteilen an einem Anstieg gehindert werden, und die Herstellung des optischen Sensors 100 kann weniger kompliziert gemacht werden im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21 durch ein anderes Lichtabschirmbauteil festgelegt wird, welches unterschiedlich zu einem Bauteil ist, das für das Rücksetzelement 22 und das Übertragungselement 23 unverzichtbar ist.
Da die erste Elektrode 31 und die zweite Elektrode 32 die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a definieren, unterliegt die Form der ersten Elektrode 31 (der zweiten Elektrode 32) weniger Einschränkungen. Damit kann verhindert werden, dass die Gestaltung des optischen Sensors 100 schwierig wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern kann in einem Bereich modifiziert werden, der nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht.
Bei der Ausführungsform definiert jede der Elektroden 31 und 32 die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a. Wie jedoch in den 5 bis 7 gezeigt, kann die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a alleine durch die erste Elektrode 31 definiert werden.
Bei dieser Ausführungsform definiert jede der Elektroden 31 und 32 die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a in Kreisform. Wie jedoch in den 8 bis 11 gezeigt, kann die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a als Bogenform definiert werden. Auch bei dieser Ausgestaltung kann gemäß den 10 und 11 die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a alleine durch die erste Elektrode 31 festgelegt werden.
Bei der Ausführungsform wird die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a von einem Lichtempfangselement 21 durch die Elektroden 31 und 32 festgelegt, welche den Steuerelektroden von Rücksetzelement 22 und Übertragungselement 23 entsprechen, welche dem einen Lichtempfangselement 21 zugeordnet sind. Jedoch kann, obgleich nicht dargestellt, die Ebenenform der Lichtempfangsoberfläche 21a von einem Lichtempfangselement 21 von den Elektroden 31 und 32 festgelegt werden, welche den Steuerelektroden von Rücksetzelement 22 und Übertragungselement 23 entsprechen, die einer Mehrzahl von Lichtempfangselementen 21 zugehörig sind.
Bei der Ausführungsform ist der Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats 10 der N-Typ. Der Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats 10 ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es kann auch ein P-Typ angewendet werden. In diesem Fall ist der Diffusionsbereich 11 vom N-Typ, und sowohl das Rücksetzelement 22 als auch das Übertragungselement 23 sind ein MOSFET vom N-Kanaltyp. Weiterhin sind das Rücksetzelement 22 und das Lichtempfangselement 21 seriell in Richtung Masse ausgehend von der Energieversorgungsquelle verbunden, und die zweite Elektrode 32 ist mit der Energieversorgungsquelle verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist sowohl das Rücksetzelement 22 als auch das Übertragungselement 23 ein MOSFET. Jedoch sind Rücksetzelement 22 und Übertragungselement 23 nicht auf dieses obige Beispiel beschränkt und können auch ein Transistor vom Spannungssteuerungstyp sein.
Bei dieser Ausführungsform ist von den drei Diffusionsbereichen 11, welche den Hauptbestandteil des Lichtempfangsteils 20 bilden, jeder von zweitem Diffusionsbereich 11 auf der linken Seite und drittem Diffusionsbereich 11 auf der rechten Seite ein Schaltkreismuster. Jedoch kann der zweite Diffusionsbereich 11 ein Teil von Bauteilen des Rücksetzelements 22 sein und der dritte Diffusionsbereich 11 kann ein Teil von Bauteilen des Übertragungselements 23 sein.

Claims

Optischer Sensor, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (10) mit einer ersten Oberfläche (10a), auf welcher ein Isolationsfilm (12) ausgebildet ist; einen Lichtempfangsteil (20), der in einer Außenschicht der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und eine Elektrode (30), welche mit dem Isolationsfilm dazwischen auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Lichtempfangsteil ein Lichtempfangselement (21) hat, welches Licht in elektrische Ladung umwandelt, sowie ein Rücksetzelement (22), welches die in dem Lichtempfangselement angesammelte elektrische Ladung entlädt, die Elektrode eine erste Elektrode (31) hat, welche eine Steuerspannung an das Rücksetzelement anlegt, die erste Elektrode eine Lichtabschirmeigenschaft hat, eine Form einer Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements von der ersten Elektrode definiert wird, der Lichtempfangsteil weiterhin ein aktives Element (23) aufweist, die Elektrode weiterhin eine zweite Elektrode (32) aufweist, welche eine Steuerspannung an das aktive Element anlegt, die zweite Elektrode (32) eine Lichtabschirmeigenschaft hat, die Form der Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements auch von der zweiten Elektrode definiert wird, und die erste Elektrode (31) und die zweite Elektrode (32) auf dem Isolationsfilm (12) gebildet und elektrisch voneinander unabhängig sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist, eine Mehrzahl von Diffusionsschichten (11) in einer Außenschicht der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von Diffusionsschichten von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist, der unterschiedlich zum ersten Leitfähigkeitstyp ist, wenigstens eine aus der Mehrzahl von Diffusionsschichten das Lichtempfangselement bildet und wenigstens eine aus der Mehrzahl von Diffusionsschichten ein Schaltkreismuster bildet, die Diffusionsschicht, welche das Lichtempfangselement bildet, und die Diffusionsschicht, welche das Schaltkreismuster bildet, voneinander um einen bestimmten Betrag beabstandet sind und ein Teil der Elektrode auf der ersten Oberfläche zwischen der Diffusionsschicht, welche das Lichtempfangselement bildet, und der Diffusionsschicht, welche das Schaltkreismuster bildet, angeordnet ist, und wenn eine Steuerspannung an die Elektrode angelegt wird, ein Kanal zwischen der Diffusionsschicht, welche das Lichtempfangselement bildet, und der Diffusionsschicht, welche das Schaltkreismuster bildet, gebildet wird und die Diffusionsschicht, welche das Lichtempfangselement bildet, und die Diffusionsschicht, welche das Schaltkreismuster bildet, elektrisch miteinander verbunden sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Lichtabschirmfilm (15) mit einem transluzenten Film (14) dazwischen auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats liegt, eine Öffnung (16) in dem Lichtabschirmfilm ausgebildet ist, und die Öffnung einen Winkel für Einfallslicht definiert, welches auf die Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements fällt.