JP2000082840A - 半導体位置検出器 - Google Patents
半導体位置検出器Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
- H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で検出感度を向上可能な半導体位置検出
器を提供する。 【解決手段】 本半導体位置検出器においては、ゲート
電極１１の電位を制御することによって、基幹導電層２
−１，２−２の遮断／接続制御を行うことで、半導体位
置検出器をＰＳＤとして機能させたり、２分割ＰＤ等と
して機能させる。この半導体位置検出器によれば、ＰＳ
Ｄとは別のＰＤを必要としないため、装置自体を小型化
することができ、また、受光面に全信号光を照射するこ
とができるので、検出感度を向上させることができる。
器を提供する。 【解決手段】 本半導体位置検出器においては、ゲート
電極１１の電位を制御することによって、基幹導電層２
−１，２−２の遮断／接続制御を行うことで、半導体位
置検出器をＰＳＤとして機能させたり、２分割ＰＤ等と
して機能させる。この半導体位置検出器によれば、ＰＳ
Ｄとは別のＰＤを必要としないため、装置自体を小型化
することができ、また、受光面に全信号光を照射するこ
とができるので、検出感度を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体位置検出器
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体位置検出素子（ＰＳＤ）は、所謂
三角測量の原理等を用いて被測定物の距離を測定する装
置として知られている。ＰＳＤはアクティブ方式の距離
測定器としてカメラ等の撮像機器に搭載されており、こ
のような撮像機器においてはＰＳＤによって測定された
被測定物の距離に基づいて撮影レンズのフォーカシング
が行われている。
三角測量の原理等を用いて被測定物の距離を測定する装
置として知られている。ＰＳＤはアクティブ方式の距離
測定器としてカメラ等の撮像機器に搭載されており、こ
のような撮像機器においてはＰＳＤによって測定された
被測定物の距離に基づいて撮影レンズのフォーカシング
が行われている。
【０００３】ＰＳＤによれば、光スポットの入射位置に
対応した連続出力を得ることができるが、遠距離測定等
の信号光量が低下する場合には、極端にＳ／Ｎ比が低下
する。このため、ＰＳＤを用いた距離測定システムで
は、遠距離側での測距精度を向上させることができな
い。これに対し、２分割ホトダイオード（ＰＤ）などの
多分割ホトダイオードでは、ＰＳＤのように入射位置に
対応した連続出力を得ることはできないが、信号光量が
低下してもＳ／Ｎ比はほとんど低下せず、検出感度を向
上させることができる。
対応した連続出力を得ることができるが、遠距離測定等
の信号光量が低下する場合には、極端にＳ／Ｎ比が低下
する。このため、ＰＳＤを用いた距離測定システムで
は、遠距離側での測距精度を向上させることができな
い。これに対し、２分割ホトダイオード（ＰＤ）などの
多分割ホトダイオードでは、ＰＳＤのように入射位置に
対応した連続出力を得ることはできないが、信号光量が
低下してもＳ／Ｎ比はほとんど低下せず、検出感度を向
上させることができる。
【０００４】そこで、ＰＳＤと２分割型のＰＤを組み合
わせた半導体光位置検出器が特開平４−３１３２７９号
公報に記載されている。
わせた半導体光位置検出器が特開平４−３１３２７９号
公報に記載されている。
【０００５】図１４は、このような半導体位置検出器の
平面図である。この半導体位置検出器は、半導体基板１
上に設けられた半導体導電層形成領域２０とその両端に
設けられた一対の信号取り出し電極５からなるＰＳＤ
と、信号光量の低くなる遠距離側に設けられた２分割Ｐ
Ｄ２１とを備えている。この半導体位置検出器において
は、信号光の入射位置に対応した連続出力をＰＳＤから
得ながら、信号光の弱くなる位置では２分割ＰＤにより
感度よく位置検出ができる。
平面図である。この半導体位置検出器は、半導体基板１
上に設けられた半導体導電層形成領域２０とその両端に
設けられた一対の信号取り出し電極５からなるＰＳＤ
と、信号光量の低くなる遠距離側に設けられた２分割Ｐ
Ｄ２１とを備えている。この半導体位置検出器において
は、信号光の入射位置に対応した連続出力をＰＳＤから
得ながら、信号光の弱くなる位置では２分割ＰＤにより
感度よく位置検出ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しなしながら、この構
造ではチップの面積が大きくなると共に、ＰＳＤと２分
割ＰＤの分離部に光を照射するため、信号光の一部分し
か位置検出に用いることができず、照射する信号光のス
ポット径が小さいときには検出感度を向上させることが
できない。本発明はこのような課題に鑑みてなされたも
のであり、従来技術に比して小型であって、検出感度を
向上可能な半導体位置検出器を提供することを目的とす
る。
造ではチップの面積が大きくなると共に、ＰＳＤと２分
割ＰＤの分離部に光を照射するため、信号光の一部分し
か位置検出に用いることができず、照射する信号光のス
ポット径が小さいときには検出感度を向上させることが
できない。本発明はこのような課題に鑑みてなされたも
のであり、従来技術に比して小型であって、検出感度を
向上可能な半導体位置検出器を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体位置検出器は、受光面上の入射
光位置に応じて半導体導電層の両端部からそれぞれ出力
される電流値が可変する半導体位置検出器において、半
導体導電層の途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲ
ート手段を設けたことを特徴とする。本半導体位置検出
器は、ゲート手段により半導体導電層両端部間の電気伝
導を可能としたときはＰＳＤとして機能し、これらの間
の電気伝導を遮断した時には多分割又は単一ＰＤとして
機能する。
め、本発明に係る半導体位置検出器は、受光面上の入射
光位置に応じて半導体導電層の両端部からそれぞれ出力
される電流値が可変する半導体位置検出器において、半
導体導電層の途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲ
ート手段を設けたことを特徴とする。本半導体位置検出
器は、ゲート手段により半導体導電層両端部間の電気伝
導を可能としたときはＰＳＤとして機能し、これらの間
の電気伝導を遮断した時には多分割又は単一ＰＤとして
機能する。
【０００８】このゲート手段は、半導体導電層上に配置
された絶縁膜領域と、絶縁膜領域上に配置されたゲート
電極とを備えることが好ましい。ゲート電極に印加する
電位を制御することにより、絶縁膜を介してゲート電極
直下に形成されるチャネルは制御される。このチャネル
は、ゲート電極の電位が所定値になった場合に消滅し半
導体導電層両端部間の電気伝導は遮断される。
された絶縁膜領域と、絶縁膜領域上に配置されたゲート
電極とを備えることが好ましい。ゲート電極に印加する
電位を制御することにより、絶縁膜を介してゲート電極
直下に形成されるチャネルは制御される。このチャネル
は、ゲート電極の電位が所定値になった場合に消滅し半
導体導電層両端部間の電気伝導は遮断される。
【０００９】受光面への光の入射に応じて発生した電荷
を効率的に半導体導電層に向けて収集するために、本発
明の半導体位置検出器は半導体導電層から延びた複数の
分枝導電層を備えることが好ましい。
を効率的に半導体導電層に向けて収集するために、本発
明の半導体位置検出器は半導体導電層から延びた複数の
分枝導電層を備えることが好ましい。
【００１０】分枝導電層の検出精度への影響を低減させ
るためには、その不純物濃度を高くし、抵抗率を低下さ
せることが望ましいが、分枝導電層と半導体導電層の抵
抗率が、略同一である場合には、これらを同一工程にお
いて製造することができるので、製造時間を短縮するこ
とができる。
るためには、その不純物濃度を高くし、抵抗率を低下さ
せることが望ましいが、分枝導電層と半導体導電層の抵
抗率が、略同一である場合には、これらを同一工程にお
いて製造することができるので、製造時間を短縮するこ
とができる。
【００１１】また、本発明の半導体位置検出器において
は、ゲート電極直下の半導体導電層は、上記両端部と異
なる不純物濃度を有することが好ましく、この領域の不
純物濃度によりチャネル発生時に必要なゲート電位を設
定することができる。
は、ゲート電極直下の半導体導電層は、上記両端部と異
なる不純物濃度を有することが好ましく、この領域の不
純物濃度によりチャネル発生時に必要なゲート電位を設
定することができる。
【００１２】なお、前記ゲート手段は、半導体導電層上
に配置された絶縁膜領域と、絶縁膜領域上にそれぞれ配
置された複数のゲート電極とを備えることとしてもよ
い。この場合には、多分割ホトダイオードの各ホトダイ
オードの面積比を可変することができる。
に配置された絶縁膜領域と、絶縁膜領域上にそれぞれ配
置された複数のゲート電極とを備えることとしてもよ
い。この場合には、多分割ホトダイオードの各ホトダイ
オードの面積比を可変することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る半導体位
置検出器について説明する。同一要素又は同一機能を有
する要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明
は省略する。
置検出器について説明する。同一要素又は同一機能を有
する要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明
は省略する。
【００１４】（第１実施形態）図１は第１実施形態に係
る半導体位置検出器の平面図、図２は図１に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図３は図１に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。なお、説
明に用いる半導体位置検出器の断面図は、その端面を示
す。
る半導体位置検出器の平面図、図２は図１に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図３は図１に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。なお、説
明に用いる半導体位置検出器の断面図は、その端面を示
す。
【００１５】本実施形態に係る半導体位置検出器は、低
濃度ｎ型Ｓｉからなる半導体基板１と、半導体基板１の
裏面に形成された高濃度ｎ型Ｓｉからなる裏面側ｎ型半
導体層８とを備える。半導体基板１の表面は長方形であ
る。以下の説明では、裏面側ｎ型半導体層８からｎ型半
導体基板１へ向かう方向を上方向とし、ｎ型半導体基板
１の長方形表面の長辺の伸延方向を長さ方向（長手方
向）Ｘ、短辺の伸延方向を幅方向Ｙ、長さ方向Ｘ及び幅
方向Ｙ双方に垂直な方向を深さ方向（厚さ方向）Ｚとす
る。すなわち、方向Ｘ、Ｙ及びＺは互いに直交してい
る。
濃度ｎ型Ｓｉからなる半導体基板１と、半導体基板１の
裏面に形成された高濃度ｎ型Ｓｉからなる裏面側ｎ型半
導体層８とを備える。半導体基板１の表面は長方形であ
る。以下の説明では、裏面側ｎ型半導体層８からｎ型半
導体基板１へ向かう方向を上方向とし、ｎ型半導体基板
１の長方形表面の長辺の伸延方向を長さ方向（長手方
向）Ｘ、短辺の伸延方向を幅方向Ｙ、長さ方向Ｘ及び幅
方向Ｙ双方に垂直な方向を深さ方向（厚さ方向）Ｚとす
る。すなわち、方向Ｘ、Ｙ及びＺは互いに直交してい
る。
【００１６】本半導体位置検出器は、半導体基板１内に
形成され、長さ方向Ｘに沿って整列して延びた２つの導
電層２−１，２−２からなる基幹導電層２を備えてい
る。基幹導電層２はｐ型Ｓｉからなり、基幹導電層２の
抵抗率は半導体基板１の抵抗率よりも低い。また、基幹
導電層２は、ｎ型半導体基板１内に形成されている。各
基幹導電層２−１，２−２は、その境界に分離部を有し
ているが、各層２−１，２−２内は挿入領域が介在する
ことなく長さ方向Ｘに沿って連続している。基幹導電層
２を構成する抵抗領域は、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に沿って実
質的に同一の不純物濃度、すなわち抵抗率ρを有してお
り、ｎ型半導体基板１の表面から厚さ方向Ｚに沿って実
質的に同一の深さまで延びている。
形成され、長さ方向Ｘに沿って整列して延びた２つの導
電層２−１，２−２からなる基幹導電層２を備えてい
る。基幹導電層２はｐ型Ｓｉからなり、基幹導電層２の
抵抗率は半導体基板１の抵抗率よりも低い。また、基幹
導電層２は、ｎ型半導体基板１内に形成されている。各
基幹導電層２−１，２−２は、その境界に分離部を有し
ているが、各層２−１，２−２内は挿入領域が介在する
ことなく長さ方向Ｘに沿って連続している。基幹導電層
２を構成する抵抗領域は、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に沿って実
質的に同一の不純物濃度、すなわち抵抗率ρを有してお
り、ｎ型半導体基板１の表面から厚さ方向Ｚに沿って実
質的に同一の深さまで延びている。
【００１７】本半導体位置検出器は、半導体位置検出器
の表面両端部に形成され、基幹導電層２の両端からの出
力電流がそれぞれ取り出される一対の信号取出電極５を
備えている。
の表面両端部に形成され、基幹導電層２の両端からの出
力電流がそれぞれ取り出される一対の信号取出電極５を
備えている。
【００１８】本半導体位置検出器は、基幹導電層２−
１，２−２から受光面に沿ってそれぞれ延びた複数の導
電層３−１，３−２からなる分枝導電層３を備えてい
る。分枝導電層３の不純物濃度は基幹導電層２の不純物
濃度と略同一であり、分枝導電層３の幅方向Ｙに沿った
長さは入射光スポットの直径よりも長い。
１，２−２から受光面に沿ってそれぞれ延びた複数の導
電層３−１，３−２からなる分枝導電層３を備えてい
る。分枝導電層３の不純物濃度は基幹導電層２の不純物
濃度と略同一であり、分枝導電層３の幅方向Ｙに沿った
長さは入射光スポットの直径よりも長い。
【００１９】なお、分枝導電層３は、高濃度ｐ型Ｓｉか
らなることとしてもよい。この場合、各基幹導電層２−
１，２−２は、複数のｐ型の抵抗領域が不純物濃度の異
なる分枝導電層の一端部を介在して長さ方向Ｘに沿って
連続してなり、分枝導電層３の不純物濃度は、基幹導電
層２の不純物濃度よりも高く、また、分枝導電層３の抵
抗率は、基幹導電層２の抵抗率よりも低い。
らなることとしてもよい。この場合、各基幹導電層２−
１，２−２は、複数のｐ型の抵抗領域が不純物濃度の異
なる分枝導電層の一端部を介在して長さ方向Ｘに沿って
連続してなり、分枝導電層３の不純物濃度は、基幹導電
層２の不純物濃度よりも高く、また、分枝導電層３の抵
抗率は、基幹導電層２の抵抗率よりも低い。
【００２０】本半導体位置検出器は、基幹導電層２の両
端にそれぞれ連続し、半導体基板１内に形成された一対
の高濃度信号取出用半導体層４を備える。高濃度信号取
出用半導体層４は、高濃度ｐ型Ｓｉからなる。高濃度信
号取出用半導体層４は、半導体基板１の表面から厚み方
向Ｚに沿って基幹導電層２の深さよりも深い位置まで延
びている。
端にそれぞれ連続し、半導体基板１内に形成された一対
の高濃度信号取出用半導体層４を備える。高濃度信号取
出用半導体層４は、高濃度ｐ型Ｓｉからなる。高濃度信
号取出用半導体層４は、半導体基板１の表面から厚み方
向Ｚに沿って基幹導電層２の深さよりも深い位置まで延
びている。
【００２１】本半導体位置検出器は、半導体基板１の長
方形表面の外周部に形成された外枠半導体層６を備え
る。外枠半導体層６は高濃度ｎ型Ｓｉである。外枠半導
体層６は、半導体基板１の長方形表面の外縁領域内に形
成されてロの字形をなし、基幹導電層２、分枝導電層
３、及び高濃度信号取出用半導体層４の形成された基板
表面領域を包囲し、ｎ型半導体基板１の表面から厚み方
向Ｚに沿って所定の深さまで延びている。
方形表面の外周部に形成された外枠半導体層６を備え
る。外枠半導体層６は高濃度ｎ型Ｓｉである。外枠半導
体層６は、半導体基板１の長方形表面の外縁領域内に形
成されてロの字形をなし、基幹導電層２、分枝導電層
３、及び高濃度信号取出用半導体層４の形成された基板
表面領域を包囲し、ｎ型半導体基板１の表面から厚み方
向Ｚに沿って所定の深さまで延びている。
【００２２】本半導体位置検出器は、半導体基板１内に
形成された分枝導電層隔離用半導体層６’を備える。分
枝導電層隔離用半導体層６’は、高濃度ｎ型Ｓｉであ
る。分枝導電層隔離用半導体層６’は、ロの字形の外枠
半導体層６の一方の長辺の内側から幅方向Ｙに沿って基
幹導電層２方向に延びた複数のｎ型の分枝領域からな
る。各分枝領域は、厚み方向Ｚに沿ってｎ型半導体基板
１の表面から所定深さまで延びている。このｎ型の分枝
領域は、ｐ型の分枝導電層３よりも深く、分枝導電層３
間及び分枝導電層３と高濃度信号取出用半導体層４間に
介在し、それらを電気的に隔離している。すなわち、分
枝領域は、分枝導電層３の隣接するもの同士間及び分枝
導電層３と高濃度信号取出用半導体層４間を長さ方向Ｘ
に沿って流れる電流を阻止している。
形成された分枝導電層隔離用半導体層６’を備える。分
枝導電層隔離用半導体層６’は、高濃度ｎ型Ｓｉであ
る。分枝導電層隔離用半導体層６’は、ロの字形の外枠
半導体層６の一方の長辺の内側から幅方向Ｙに沿って基
幹導電層２方向に延びた複数のｎ型の分枝領域からな
る。各分枝領域は、厚み方向Ｚに沿ってｎ型半導体基板
１の表面から所定深さまで延びている。このｎ型の分枝
領域は、ｐ型の分枝導電層３よりも深く、分枝導電層３
間及び分枝導電層３と高濃度信号取出用半導体層４間に
介在し、それらを電気的に隔離している。すなわち、分
枝領域は、分枝導電層３の隣接するもの同士間及び分枝
導電層３と高濃度信号取出用半導体層４間を長さ方向Ｘ
に沿って流れる電流を阻止している。
【００２３】本半導体位置検出器は、ｎ型半導体基板１
の長方形表面を覆うパッシベーション膜（絶縁膜）１０
を備える。なお、図１及び以下の実施形態に係る半導体
位置検出器の平面図においてはパッシベーション膜１０
の記載を省略する。パッシベーション膜１０は、信号取
出電極用の１対の長方形開口を長さ方向両端部に有し、
外枠電極用のロの字形開口を外周部に有する。パッシベ
ーション膜１０は、ＳｉＯ2からなる。信号取出電極５
は、パッシベーション膜１０の信号取出電極用の１対の
開口をそれぞれ介して、それぞれ高濃度信号取出用半導
体層４上に形成されており、高濃度信号取出用半導体層
４にオーミック接触している。なお、信号取出電極５の
表面形状は、高濃度信号取出用半導体層４の表面形状と
同一である。
の長方形表面を覆うパッシベーション膜（絶縁膜）１０
を備える。なお、図１及び以下の実施形態に係る半導体
位置検出器の平面図においてはパッシベーション膜１０
の記載を省略する。パッシベーション膜１０は、信号取
出電極用の１対の長方形開口を長さ方向両端部に有し、
外枠電極用のロの字形開口を外周部に有する。パッシベ
ーション膜１０は、ＳｉＯ2からなる。信号取出電極５
は、パッシベーション膜１０の信号取出電極用の１対の
開口をそれぞれ介して、それぞれ高濃度信号取出用半導
体層４上に形成されており、高濃度信号取出用半導体層
４にオーミック接触している。なお、信号取出電極５の
表面形状は、高濃度信号取出用半導体層４の表面形状と
同一である。
【００２４】本半導体位置検出器は、パッシベーション
膜１０の外枠電極用の開口を介して、ｎ型の外枠半導体
層６上に形成された外枠電極７を備える。外枠電極７
は、外枠半導体層６とオーミック接触している。外枠電
極７は、半導体基板１外周部への光の入射を阻止する。
また、外枠電極７と信号取出電極５との間に所定の電圧
を印加することもできる。
膜１０の外枠電極用の開口を介して、ｎ型の外枠半導体
層６上に形成された外枠電極７を備える。外枠電極７
は、外枠半導体層６とオーミック接触している。外枠電
極７は、半導体基板１外周部への光の入射を阻止する。
また、外枠電極７と信号取出電極５との間に所定の電圧
を印加することもできる。
【００２５】本半導体位置検出器は、裏面側ｎ型半導体
層８の下面に形成された下面電極９を備える。下面電極
９は、裏面側ｎ型半導体層８とオーミック接触してい
る。
層８の下面に形成された下面電極９を備える。下面電極
９は、裏面側ｎ型半導体層８とオーミック接触してい
る。
【００２６】本半導体位置検出器は、基幹導電層２−
１，２−２間の境界上のパッシベーション膜（絶縁膜領
域）１０上にゲート電極１１を備えている。ゲート電極
１１は、パッシベーション膜１０上のボンディングパッ
ド１１’に電気的に接続されており、ボンディングパッ
ド１１’を介してゲート電極１１に所定電位を与える
と、ゲート電極１１直下の分離部である基幹導電層２相
当部位（半導体基板１表面領域）にチャネルが形成され
る。ゲート電極１１に負電位を与えると、ここに正電荷
が集合するため、チャネルの導電型はｐ型となり、本半
導体位置検出器はＰＳＤとして機能する。
１，２−２間の境界上のパッシベーション膜（絶縁膜領
域）１０上にゲート電極１１を備えている。ゲート電極
１１は、パッシベーション膜１０上のボンディングパッ
ド１１’に電気的に接続されており、ボンディングパッ
ド１１’を介してゲート電極１１に所定電位を与える
と、ゲート電極１１直下の分離部である基幹導電層２相
当部位（半導体基板１表面領域）にチャネルが形成され
る。ゲート電極１１に負電位を与えると、ここに正電荷
が集合するため、チャネルの導電型はｐ型となり、本半
導体位置検出器はＰＳＤとして機能する。
【００２７】一方、ゲート電極１１に零電位又は正電位
を与えると、ｐ型チャネルは消滅するため、基幹導電層
２−１，２−２間、すなわち基幹導電層２の両端部間の
電気伝導は遮断され、本半導体位置検出器は２分割ＰＤ
として機能する。
を与えると、ｐ型チャネルは消滅するため、基幹導電層
２−１，２−２間、すなわち基幹導電層２の両端部間の
電気伝導は遮断され、本半導体位置検出器は２分割ＰＤ
として機能する。
【００２８】半導体位置検出器がＰＳＤとして機能して
いる場合、１対の信号取出電極５と下面電極９との間
に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１から構成さ
れるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印加される
ような電圧を与えた状態で、分枝導電層３の形成された
ｎ型半導体基板１の表面領域で規定される受光面に入射
光がスポット光として入射すると、この入射光に応じて
半導体位置検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、
拡散及び半導体位置検出器内部の電界にしたがってその
一方は分枝導電層３内に流れ込む。この電荷は、分枝導
電層３を伝導して基幹導電層２の所定位置に流れ込み、
基幹導電層２の長さ方向Ｘの位置に応じて、基幹導電層
２の両端までの抵抗値に反比例するようにその電荷量が
分配され、分配された電荷はそれぞれ基幹導電層２の両
端を介してそれぞれの信号取出電極５から取り出され
る。
いる場合、１対の信号取出電極５と下面電極９との間
に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１から構成さ
れるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印加される
ような電圧を与えた状態で、分枝導電層３の形成された
ｎ型半導体基板１の表面領域で規定される受光面に入射
光がスポット光として入射すると、この入射光に応じて
半導体位置検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、
拡散及び半導体位置検出器内部の電界にしたがってその
一方は分枝導電層３内に流れ込む。この電荷は、分枝導
電層３を伝導して基幹導電層２の所定位置に流れ込み、
基幹導電層２の長さ方向Ｘの位置に応じて、基幹導電層
２の両端までの抵抗値に反比例するようにその電荷量が
分配され、分配された電荷はそれぞれ基幹導電層２の両
端を介してそれぞれの信号取出電極５から取り出され
る。
【００２９】一方、半導体位置検出器が２分割ＰＤとし
て機能している場合、１対の信号取出電極５と下面電極
９との間に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１か
ら構成されるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印
加されるような電圧を与えた状態で、受光面に入射光が
スポット光として入射すると、この入射光に応じて半導
体位置検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、拡散
及び半導体位置検出器内部の電界にしたがってその一方
は分枝導電層３を介して入射位置に応じた割合で基幹導
電層２−１，２−２内に流れ込む。このようにして分配
された電荷はそれぞれ基幹導電層２の両端を介してそれ
ぞれの信号取出電極５から取り出される。
て機能している場合、１対の信号取出電極５と下面電極
９との間に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１か
ら構成されるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印
加されるような電圧を与えた状態で、受光面に入射光が
スポット光として入射すると、この入射光に応じて半導
体位置検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、拡散
及び半導体位置検出器内部の電界にしたがってその一方
は分枝導電層３を介して入射位置に応じた割合で基幹導
電層２−１，２−２内に流れ込む。このようにして分配
された電荷はそれぞれ基幹導電層２の両端を介してそれ
ぞれの信号取出電極５から取り出される。
【００３０】以上、説明のように、本実施の形態に係る
半導体位置検出器は、受光面上の入射光位置に応じて半
導体導電層２の両端部からそれぞれ出力される電流値が
可変する半導体位置検出器において、半導体導電層２の
途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲート手段１
０，１１を設けている。本半導体位置検出器は、ゲート
手段により半導体導電層２両端部間の電気伝導を可能と
したときはＰＳＤとして機能し、これらの間の電気伝導
を遮断した時には多分割ＰＤとして機能する。したがっ
て、本実施の形態においてはＰＳＤとは別の多分割ＰＤ
を必要としないため、装置自体を小型化することがで
き、また、受光面に全入射光を照射することができるの
で、検出感度を向上させることができる。
半導体位置検出器は、受光面上の入射光位置に応じて半
導体導電層２の両端部からそれぞれ出力される電流値が
可変する半導体位置検出器において、半導体導電層２の
途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲート手段１
０，１１を設けている。本半導体位置検出器は、ゲート
手段により半導体導電層２両端部間の電気伝導を可能と
したときはＰＳＤとして機能し、これらの間の電気伝導
を遮断した時には多分割ＰＤとして機能する。したがっ
て、本実施の形態においてはＰＳＤとは別の多分割ＰＤ
を必要としないため、装置自体を小型化することがで
き、また、受光面に全入射光を照射することができるの
で、検出感度を向上させることができる。
【００３１】このゲート手段は、半導体導電層２上に配
置された絶縁膜１０の一部の領域と、この絶縁膜領域上
に配置されたゲート電極１１とを備える。ゲート電極１
１に印加する電位を制御することにより、絶縁膜１０を
介してゲート電極１１直下に形成されるチャネルが制御
される。このチャネルは、ゲート電極１１の電位が所定
値になった場合に消滅し、半導体導電層２両端部間の電
気伝導は遮断される。
置された絶縁膜１０の一部の領域と、この絶縁膜領域上
に配置されたゲート電極１１とを備える。ゲート電極１
１に印加する電位を制御することにより、絶縁膜１０を
介してゲート電極１１直下に形成されるチャネルが制御
される。このチャネルは、ゲート電極１１の電位が所定
値になった場合に消滅し、半導体導電層２両端部間の電
気伝導は遮断される。
【００３２】また、分枝導電層３の検出精度への影響を
低減させるために、その不純物濃度を高くし、抵抗率を
低下させることが望ましいが、本実施形態においては、
分枝導電層３と半導体導電層２の抵抗率は、略同一であ
ることとし、これらを同一工程において製造して、製造
時間の短縮を図ることとした。
低減させるために、その不純物濃度を高くし、抵抗率を
低下させることが望ましいが、本実施形態においては、
分枝導電層３と半導体導電層２の抵抗率は、略同一であ
ることとし、これらを同一工程において製造して、製造
時間の短縮を図ることとした。
【００３３】（第２実施形態）図４は第２実施形態に係
る半導体位置検出器の平面図、図５は図４に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図６は図４に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。
る半導体位置検出器の平面図、図５は図４に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図６は図４に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。
【００３４】本形態の半導体位置検出器は、第１実施形
態の半導体位置検出器と比較して、ゲート電極１１直下
の半導体基板１表面領域、すなわち基幹導電層２−１，
２−２間の分離部に 基幹導電層２−１，２−２を接続
するチャネル形成電位調整用の半導体層１７を更に備え
た点のみが異なる。半導体層１７は基幹導電層２−１，
２−２と同一の導電型を有し、本例ではｐ型である。ゲ
ート電極１１にカソードに対して零電位又は負電位を与
えた場合、半導体層１７はｐ型のままであり、本半導体
位置検出器はＰＳＤとして機能する。ゲート電極１１に
正電位を与えると半導体層１７にはｐ型半導体１７の導
電型を相殺するｎ型のチャネルが形成されるため、基幹
導電層２−１，２−２は電気的に分離され、本半導体位
置検出器は２分割ＰＤとして機能する。
態の半導体位置検出器と比較して、ゲート電極１１直下
の半導体基板１表面領域、すなわち基幹導電層２−１，
２−２間の分離部に 基幹導電層２−１，２−２を接続
するチャネル形成電位調整用の半導体層１７を更に備え
た点のみが異なる。半導体層１７は基幹導電層２−１，
２−２と同一の導電型を有し、本例ではｐ型である。ゲ
ート電極１１にカソードに対して零電位又は負電位を与
えた場合、半導体層１７はｐ型のままであり、本半導体
位置検出器はＰＳＤとして機能する。ゲート電極１１に
正電位を与えると半導体層１７にはｐ型半導体１７の導
電型を相殺するｎ型のチャネルが形成されるため、基幹
導電層２−１，２−２は電気的に分離され、本半導体位
置検出器は２分割ＰＤとして機能する。
【００３５】すなわち、本半導体位置検出器において
は、ゲート電極１１直下の半導体導電層１７は、その両
端部と異なる不純物濃度を有し、この領域の不純物濃度
によりチャネル発生時に必要なゲート電位を決定するこ
とができる。
は、ゲート電極１１直下の半導体導電層１７は、その両
端部と異なる不純物濃度を有し、この領域の不純物濃度
によりチャネル発生時に必要なゲート電位を決定するこ
とができる。
【００３６】（第３実施形態）図７は第３実施形態に係
る半導体位置検出器の平面図、図８は図７に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図９は図７に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。
る半導体位置検出器の平面図、図８は図７に示した半導
体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図９は図７に示した
半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図である。
【００３７】本形態の半導体位置検出器は、第１実施形
態の半導体位置検出器と比較して、基幹導電層２を４つ
に分離して導電層２−１，２−２，２−３，２−４を形
成し、それぞれの分離部上に複数のゲート電極１１−
１，１１−２，１１−３及びボンディングパッド１１−
１’，１１−２’，１１−３’を設けた点のみが異な
る。すなわち、本実施形態においては、前述のゲート手
段が半導体導電層２上に配置された絶縁膜１０と、この
絶縁膜領域上にそれぞれ配置された複数のゲート電極１
１−１，１１−２，１１−３とを備える。本実施形態に
おいては、ゲート電極１１−１，１１−２，１１−３に
印加する電位を制御して分離部の遮断／接続状態を制御
することにより、多分割ＰＤの各ホトダイオードの面積
比を可変することができる。なお、本実施形態に係る半
導体位置検出器において、第２実施形態における半導体
層１７を設けることもできる。
態の半導体位置検出器と比較して、基幹導電層２を４つ
に分離して導電層２−１，２−２，２−３，２−４を形
成し、それぞれの分離部上に複数のゲート電極１１−
１，１１−２，１１−３及びボンディングパッド１１−
１’，１１−２’，１１−３’を設けた点のみが異な
る。すなわち、本実施形態においては、前述のゲート手
段が半導体導電層２上に配置された絶縁膜１０と、この
絶縁膜領域上にそれぞれ配置された複数のゲート電極１
１−１，１１−２，１１−３とを備える。本実施形態に
おいては、ゲート電極１１−１，１１−２，１１−３に
印加する電位を制御して分離部の遮断／接続状態を制御
することにより、多分割ＰＤの各ホトダイオードの面積
比を可変することができる。なお、本実施形態に係る半
導体位置検出器において、第２実施形態における半導体
層１７を設けることもできる。
【００３８】（第４実施形態）図１０は第４実施形態に
係る半導体位置検出器の平面図、図１１は図１０に示し
た半導体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図１２は図１
０に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図、図１
３は図１０に示した半導体位置検出器のＣ−Ｃ矢印断面
図である。前述のように、第２実施形態の半導体位置検
出器においては、基幹導電層２及び高濃度信号取出用半
導体層４を半導体導電層とすると、ゲート手段１０，１
１は、その略中央部に設けられた。
係る半導体位置検出器の平面図、図１１は図１０に示し
た半導体位置検出器のＡ−Ａ矢印断面図、図１２は図１
０に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断面図、図１
３は図１０に示した半導体位置検出器のＣ−Ｃ矢印断面
図である。前述のように、第２実施形態の半導体位置検
出器においては、基幹導電層２及び高濃度信号取出用半
導体層４を半導体導電層とすると、ゲート手段１０，１
１は、その略中央部に設けられた。
【００３９】本実施形態の半導体位置検出器は、第２実
施形態の半導体位置検出器と比較して、図４乃至図６に
示したゲート手段１０，１１の設けられる位置が異な
る。本形態のゲート手段１０，１１は、当該半導体導電
層２，４の一端部近傍、換言すれば、高濃度信号取出用
半導体層４及び信号取出電極５を介して取り出される電
流（キャリア）を信号取出電極５の直前で遮断する位置
に設けられている。本半導体位置検出器は、ゲート手段
１０，１１によって半導体導電層２，４両端部間の電気
伝導を可能としたときは、ＰＳＤとして機能し、これら
の間の電気伝導を遮断した時には単一のＰＤとして機能
する。以下、詳説する。
施形態の半導体位置検出器と比較して、図４乃至図６に
示したゲート手段１０，１１の設けられる位置が異な
る。本形態のゲート手段１０，１１は、当該半導体導電
層２，４の一端部近傍、換言すれば、高濃度信号取出用
半導体層４及び信号取出電極５を介して取り出される電
流（キャリア）を信号取出電極５の直前で遮断する位置
に設けられている。本半導体位置検出器は、ゲート手段
１０，１１によって半導体導電層２，４両端部間の電気
伝導を可能としたときは、ＰＳＤとして機能し、これら
の間の電気伝導を遮断した時には単一のＰＤとして機能
する。以下、詳説する。
【００４０】本半導体位置検出器は、半導体基板１内に
形成され、長さ方向Ｘに沿って延びた１つの基幹導電層
２と、基幹導電層２からＹ方向に沿って延びる複数の分
枝導電層３と、基幹導電層２の両端にそれぞれ連続し、
半導体基板１内に形成された一対の高濃度信号取出用半
導体層４を備える。一方の高濃度信号取出用半導体層４
（図面右側）は、Ｙ方向に沿って不連続となるように分
割されており、この分割位置上に絶縁膜１０を介してゲ
ート電極１１が配置されている。
形成され、長さ方向Ｘに沿って延びた１つの基幹導電層
２と、基幹導電層２からＹ方向に沿って延びる複数の分
枝導電層３と、基幹導電層２の両端にそれぞれ連続し、
半導体基板１内に形成された一対の高濃度信号取出用半
導体層４を備える。一方の高濃度信号取出用半導体層４
（図面右側）は、Ｙ方向に沿って不連続となるように分
割されており、この分割位置上に絶縁膜１０を介してゲ
ート電極１１が配置されている。
【００４１】分割された高濃度信号取出用半導体層４の
うち、基幹導電層２側に位置するものをソース側高濃度
信号取出用半導体層４−１とし、ゲート電極１１を介し
て対向するものをドレイン側高濃度信号取出用半導体層
４−２とする。ソース側高濃度信号取出用半導体層４−
１とドレイン側高濃度信号取出用半導体層４−２との間
の境界は、上記分割位置を構成し、この分割位置は絶縁
膜１０を介したゲート電極１１の直下に位置する。ここ
では、この分割位置にチャネル形成電位調整用の半導体
層１７が設けられており、これは第２実施形態のものと
同様に機能する。
うち、基幹導電層２側に位置するものをソース側高濃度
信号取出用半導体層４−１とし、ゲート電極１１を介し
て対向するものをドレイン側高濃度信号取出用半導体層
４−２とする。ソース側高濃度信号取出用半導体層４−
１とドレイン側高濃度信号取出用半導体層４−２との間
の境界は、上記分割位置を構成し、この分割位置は絶縁
膜１０を介したゲート電極１１の直下に位置する。ここ
では、この分割位置にチャネル形成電位調整用の半導体
層１７が設けられており、これは第２実施形態のものと
同様に機能する。
【００４２】ソース側高濃度信号取出用半導体層４−１
上には、基幹導電層２の右端部から出力される電流を、
上記分割位置の直前まで伝導させる電流バイパス用電極
５５が設けられている。
上には、基幹導電層２の右端部から出力される電流を、
上記分割位置の直前まで伝導させる電流バイパス用電極
５５が設けられている。
【００４３】すなわち、電流バイパス用電極５５はソー
ス側高濃度信号取出用半導体層４−１よりも抵抗率が十
分に低く、基幹導電層２の右端部から出力される電流の
殆どは、ソース側高濃度信号取出用半導体層４−１では
なく、電流バイパス用電極５５を流れる。
ス側高濃度信号取出用半導体層４−１よりも抵抗率が十
分に低く、基幹導電層２の右端部から出力される電流の
殆どは、ソース側高濃度信号取出用半導体層４−１では
なく、電流バイパス用電極５５を流れる。
【００４４】なお、基幹導電層２、分枝導電層３及び高
濃度信号取出用半導体層４は、同一の不純物添加工程に
よって形成されるため、その抵抗率は等しいが、これを
別工程とし、高濃度信号取出用半導体層４を基幹導電層
２よりも抵抗率が十分に低くなるように形成すれば、こ
れは電流の導電に関しては電流バイパス用電極５５と同
様に機能する。なお、本例では電流バイパス用電極５５
は遮光性の材料からなるため、高濃度信号取出用半導体
層４への光の入射を抑制している。
濃度信号取出用半導体層４は、同一の不純物添加工程に
よって形成されるため、その抵抗率は等しいが、これを
別工程とし、高濃度信号取出用半導体層４を基幹導電層
２よりも抵抗率が十分に低くなるように形成すれば、こ
れは電流の導電に関しては電流バイパス用電極５５と同
様に機能する。なお、本例では電流バイパス用電極５５
は遮光性の材料からなるため、高濃度信号取出用半導体
層４への光の入射を抑制している。
【００４５】ゲート電極１１は、パッシベーション膜１
０上のボンディングパッド１１’に電気的に接続されて
おり、ボンディングパッド１１’を介してゲート電極１
１に所定電位を与えると、ゲート電極１１直下の分離部
である上記分割位置、チャネル形成電位調整用の半導体
層１７に形成されるチャネルを制御できる。ゲート電極
１１に零電位又は負電位を与えた場合、チャネルの導電
型はｐ型であり、ソース側高濃度信号取出用半導体層４
−１とドレイン側高濃度信号取出用半導体層４−２は導
通し、本半導体位置検出器は第２実施形態と同様のＰＳ
Ｄとして機能する。
０上のボンディングパッド１１’に電気的に接続されて
おり、ボンディングパッド１１’を介してゲート電極１
１に所定電位を与えると、ゲート電極１１直下の分離部
である上記分割位置、チャネル形成電位調整用の半導体
層１７に形成されるチャネルを制御できる。ゲート電極
１１に零電位又は負電位を与えた場合、チャネルの導電
型はｐ型であり、ソース側高濃度信号取出用半導体層４
−１とドレイン側高濃度信号取出用半導体層４−２は導
通し、本半導体位置検出器は第２実施形態と同様のＰＳ
Ｄとして機能する。
【００４６】一方、ゲート電極１１に所定値以上の正電
位を与えると、ｐ型チャネルは消滅するため、ソース側
高濃度信号取出用半導体層４−１とドレイン側高濃度信
号取出用半導体層４−２間、換言すれば、図面左方の高
濃度信号取出用半導体層４とドレイン側高濃度信号取出
用半導体層４−２との間の領域で規定される半導体導電
層両端部間の電気伝導は遮断され、本半導体位置検出器
は単一のＰＤとして機能する。
位を与えると、ｐ型チャネルは消滅するため、ソース側
高濃度信号取出用半導体層４−１とドレイン側高濃度信
号取出用半導体層４−２間、換言すれば、図面左方の高
濃度信号取出用半導体層４とドレイン側高濃度信号取出
用半導体層４−２との間の領域で規定される半導体導電
層両端部間の電気伝導は遮断され、本半導体位置検出器
は単一のＰＤとして機能する。
【００４７】半導体位置検出器が単一のＰＤとして機能
している場合、１対の信号取出電極５と下面電極９との
間に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１から構成
されるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印加され
るような電圧を与えた状態で、受光面に入射光がスポッ
ト光として入射すると、この入射光に応じて半導体位置
検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、拡散及び半
導体位置検出器内部の電界にしたがってその一方は、分
枝導電層３及び基幹導電層２を介して片方の高濃度信号
取出用半導体層４（図面左側）内にそのほとんど全てが
流れ込み、この上に設けられた信号取出電極５から取り
出される。
している場合、１対の信号取出電極５と下面電極９との
間に、ｐ型分枝導電層３及びｎ型半導体基板１から構成
されるｐｎ接合ダイオードに逆バイアス電圧が印加され
るような電圧を与えた状態で、受光面に入射光がスポッ
ト光として入射すると、この入射光に応じて半導体位置
検出器内部で正孔電子対（電荷）が発生し、拡散及び半
導体位置検出器内部の電界にしたがってその一方は、分
枝導電層３及び基幹導電層２を介して片方の高濃度信号
取出用半導体層４（図面左側）内にそのほとんど全てが
流れ込み、この上に設けられた信号取出電極５から取り
出される。
【００４８】以上、説明したように、本実施の形態に係
る半導体位置検出器においても、受光面上の入射光位置
に応じて半導体層２，４からなる半導体導電層の両端部
（電極５，５直下の領域）からそれぞれ出力される電流
値が可変する半導体位置検出器において、この半導体導
電層の途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲート手
段１０，１１を設けており、半導体層４領域にゲート手
段を設けることにより、片方の信号取出電極からほとん
ど全ての信号出力を得ることもできる。換言すれば、単
一ＰＤとして機能させることも可能となる。
る半導体位置検出器においても、受光面上の入射光位置
に応じて半導体層２，４からなる半導体導電層の両端部
（電極５，５直下の領域）からそれぞれ出力される電流
値が可変する半導体位置検出器において、この半導体導
電層の途中に両端部間の電気伝導を遮断可能なゲート手
段１０，１１を設けており、半導体層４領域にゲート手
段を設けることにより、片方の信号取出電極からほとん
ど全ての信号出力を得ることもできる。換言すれば、単
一ＰＤとして機能させることも可能となる。
【００４９】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
位置検出器によれば、ＰＳＤとは別のＰＤを必要としな
いため、装置自体を小型化することができ、また、受光
面に全信号光を照射することができるので、検出感度を
向上させることができる。
位置検出器によれば、ＰＳＤとは別のＰＤを必要としな
いため、装置自体を小型化することができ、また、受光
面に全信号光を照射することができるので、検出感度を
向上させることができる。
【図１】第１実施形態に係る半導体位置検出器の平面
図。
図。
【図２】図１に示した半導体位置検出器のＡ−Ａ矢印断
面図。
面図。
【図３】図１に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断
面図。
面図。
【図４】第２実施形態に係る半導体位置検出器の平面
図。
図。
【図５】図４に示した半導体位置検出器のＡ−Ａ矢印断
面図。
面図。
【図６】図４に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断
面図。
面図。
【図７】第３実施形態に係る半導体位置検出器の平面
図。
図。
【図８】図７に示した半導体位置検出器のＡ−Ａ矢印断
面図。
面図。
【図９】図７に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢印断
面図。
面図。
【図１０】第４実施形態に係る半導体位置検出器の平面
図。
図。
【図１１】図１０に示した半導体位置検出器のＡ−Ａ矢
印断面図。
印断面図。
【図１２】図１０に示した半導体位置検出器のＢ−Ｂ矢
印断面図。
印断面図。
【図１３】図１０に示した半導体位置検出器のＣ−Ｃ矢
印断面図。
印断面図。
【図１４】従来の半導体位置検出器の平面図。
２…半導体導電層、１０，１１…ゲート手段。
Claims (6)
- 【請求項１】 受光面上の入射光位置に応じて半導体導
電層の両端部からそれぞれ出力される電流値が可変する
半導体位置検出器において、前記半導体導電層の途中に
前記両端部間の電気伝導を遮断可能なゲート手段を設け
たことを特徴とする半導体位置検出器。 - 【請求項２】 前記ゲート手段は、前記半導体導電層上
に配置された絶縁膜領域と、前記絶縁膜領域上に配置さ
れたゲート電極とを備えることを特徴とする請求項１に
記載の半導体位置検出器。 - 【請求項３】 前記半導体導電層から延びた複数の分枝
導電層を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導
体位置検出器。 - 【請求項４】 前記分枝導電層と前記半導体導電層の抵
抗率は、略同一であることを特徴とする請求項３に記載
の半導体位置検出器。 - 【請求項５】 前記ゲート電極直下の前記半導体導電層
は、前記両端部と異なる不純物濃度を有することを特徴
とする請求項２に記載の半導体位置検出器。 - 【請求項６】 前記ゲート手段は、前記半導体導電層上
に配置された絶縁膜領域と、前記絶縁膜領域上にそれぞ
れ配置された複数のゲート電極とを備えることを特徴と
する請求項１に記載の半導体位置検出器。
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