JP2524708Y2 - Position sensor - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本案は、スチルカメラ，ビデオカメラ等のオートフォ
ーカスに使用される光学的位置計測用のポジションセン
サとして知られる入射位置検出フォトダイオード（以下
PSDという）の構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an incident position detecting photodiode (hereinafter, referred to as a position sensor for optical position measurement used in an autofocus of a still camera, a video camera, and the like.
PSD).
（従来の技術） スチルカメラ，ビデオカメラ等のオートフォーカスの
方式としては、種々の方式が商品化されているが、カメ
ラと被写体との距離を三角測量の原理、すなわち、カメ
ラ内部の赤外発光ダイオードから射出された赤外光の被
写体からの反射光点の光強度分布を受光素子により検出
し、その光強度の分布から前記反射光点の位置を検出
し、カメラと被写体との距離を測定し、その結果を光学
系にフィードバックし、フォーカシングを行う投光測距
方式が主流になりつつある。(Prior Art) As an auto-focusing method for a still camera, a video camera, and the like, various methods have been commercialized. The distance between the camera and the subject is measured by the principle of triangulation, that is, the infrared emission inside the camera. The light intensity distribution of the reflected light point from the subject of the infrared light emitted from the diode is detected by the light receiving element, the position of the reflected light point is detected from the distribution of the light intensity, and the distance between the camera and the subject is measured. The projection and ranging method in which the result is fed back to an optical system to perform focusing is becoming mainstream.
前記の受光素子としては、２分割フォトダイオード，
多分割フォトダイオード及びPSD等がある。As the light receiving element, a two-division photodiode,
There are multi-segment photodiodes and PSDs.
受光素子として受光部が２分割された２分割フォトダ
イオードを使用する場合、前記の被写体からの反射光点
位置を検出するためには、２分割フォトダイオードを移
動させ、反射光点をそれらの中央に結像させる必要があ
る。When a two-division photodiode having a light-receiving part divided into two is used as the light receiving element, the two-division photodiode is moved and the reflected light point is moved to the center thereof in order to detect the position of the reflected light point from the subject. It is necessary to form an image.
受光素子として多分割フォトダイオードを使用する場
合には、多分割フォトダイオードを固定させた状態で、
反射光点位置を検出できるが、連続的な位置検出はでき
ない。When using a multi-segment photodiode as a light receiving element, with the multi-segment photodiode fixed,
Although the reflected light spot position can be detected, continuous position detection cannot be performed.
しかし、PSDを使用した場合には、PSDを固定させた状
態で、反射光点位置を連続的に、直線性よく、かつ高精
度で検出できる。However, when the PSD is used, the position of the reflected light point can be detected continuously, with high linearity, and with high accuracy while the PSD is fixed.
PSDで小さなスポット光に対しても良好な光点位置直
線性を得るためには、前記受光部の基板と共にPN接合を
形成する、例えばＰ型拡散層の抵抗の位置に対する直線
性及びその均一性が重要である。また、PSDにおいて、
光点位置を高分解能で検出するためには、PSDの信号対
雑音比の向上が必要である。すなわち、下記の電流の低
減が要求される。In order to obtain good linearity of the light spot position even for a small spot light in the PSD, a PN junction is formed together with the substrate of the light receiving unit. For example, the linearity with respect to the resistance position of the P-type diffusion layer and its uniformity is important. In PSD,
In order to detect the light spot position with high resolution, it is necessary to improve the signal-to-noise ratio of the PSD. That is, the following current reduction is required.
（１）受光部のＰ型拡散層の抵抗による熱雑音電流、 （２）オペアンプの雑音電流、 （３）オペアンプの入力オフセットの電位差による電
流、 （４）暗電流，光電流によるショットキー雑音 前記（１），（２）及び（３）の電流低減のためには
受光部のＰ型拡散層の抵抗が高いこと、通常200KΩ以上
であることが望まれている。(1) thermal noise current due to the resistance of the P-type diffusion layer of the light receiving section, (2) noise current of the operational amplifier, (3) current due to the potential difference of the input offset of the operational amplifier, (4) Schottky noise due to dark current and photocurrent. In order to reduce the currents of (1), (2) and (3), it is desired that the resistance of the P-type diffusion layer of the light-receiving portion is high, usually 200 KΩ or more.
もし、Ｎ型半導体基板の表面に、ほぼ全面にわたり、
例えば、ボロンを拡散してＰ型拡散層を形成し、しかも
抵抗値を高くするためには、ボロンの注入量を低くしな
ければならない。通常PSDの表面は、SiO2膜により保護
されているため、その中のNa+イオン等により、Ｐ型拡
散層の表面が反転したり、又は抵抗が不均一になるので
あるが、前記のボロン注入量が低い場合には、Ｎ型半導
体基板そのものの不純物濃度の不均一性により、Ｐ型拡
散層の抵抗が不均一になる。If almost all over the surface of the N-type semiconductor substrate,
For example, in order to diffuse boron to form a P-type diffusion layer and increase the resistance value, the amount of implanted boron must be reduced. Usually, since the surface of the PSD is protected by the SiO 2 film, the surface of the P-type diffusion layer is inverted or the resistance becomes non-uniform due to Na + ions and the like therein. When the implantation amount is low, the resistance of the P-type diffusion layer becomes non-uniform due to the non-uniformity of the impurity concentration of the N-type semiconductor substrate itself.
このような問題を解決するため、従来は例えば第６
図，第７図又は第８図に示されるような構造のものがあ
った。In order to solve such a problem, conventionally, for example, the sixth
There was a structure as shown in FIG. 7, FIG. 7 or FIG.
第６図の構造においては、矩形の例えばＮ型半導体基
板１の表面の長辺側の両端に、一対の信号検出用電極2,
3が設けられており、その間に等間隔に垂直に均一な幅
の複数のＰ型拡散層4,4…を形成し、これらに直交する
ように１本の均一な幅のＰ型拡散層４−１を形成して信
号検出用電極2,3間を接続している。Ｐ型拡散層４−１
の幅を狭くすることにより、例えばボロンのような不純
物の注入量を多くして高抵抗とすることができる。しか
し、小さなスポットの入射光点に対して、その入射位置
に対する直線性が得られない。また、抵抗として作用す
るＰ型拡散層４−１の本数が少いため、製造工程での欠
陥（レジストのピンホール等）により抵抗が部分的に切
断したり、又は抵抗の幅が部分的に変った場合、抵抗値
が部分的に変化し、位置直線性が得られない。In the structure shown in FIG. 6, a pair of signal detection electrodes 2 and 2 are provided at both ends on the long side of the surface of the rectangular N-type semiconductor substrate 1, for example.
Are formed, a plurality of P-type diffusion layers 4, 4... Having a uniform width are formed vertically at equal intervals, and a single P-type diffusion layer 4 having a uniform width is orthogonal to these. −1 is formed to connect between the signal detection electrodes 2 and 3. P-type diffusion layer 4-1
By narrowing the width, the amount of impurities such as boron can be increased to increase the resistance. However, for an incident light point of a small spot, linearity with respect to the incident position cannot be obtained. Further, since the number of the P-type diffusion layers 4-1 acting as a resistor is small, the resistor is partially cut or a width of the resistor is partially changed due to a defect (a pinhole of a resist) in a manufacturing process. In this case, the resistance value partially changes, and the position linearity cannot be obtained.
第７図の構造においては、矩形のＮ型半導体基板１の
両端に設けた信号検出用電極2,3間に一本の多数の折曲
部を有するＰ型半導体層４が形成され接続されている。
この構造では、Ｐ型拡散層４を細く、かつ長くすること
ができるから第６図の場合より高抵抗を得ることができ
る。しかし、欠点は第６図の場合と同様である。In the structure shown in FIG. 7, a single P-type semiconductor layer 4 having many bent portions is formed and connected between signal detection electrodes 2 and 3 provided at both ends of a rectangular N-type semiconductor substrate 1. I have.
In this structure, the P-type diffusion layer 4 can be made thinner and longer, so that a higher resistance than in the case of FIG. 6 can be obtained. However, the disadvantages are the same as in FIG.
第８図の構造においては、Ｎ型半導体基板１の両端に
設けた信号検出用電極2,3間を、長辺方向に平行に設け
た複数のＰ型拡散層４によって接続してある。Ｐ型拡散
層４を細くすることにより高抵抗とすることができる。
しかし、個々Ｐ型拡散層４の切断、又は部分的に幅の変
化する虞れのあること、小さなスポットの入射光点に対
して対応できない虞れのあること等は、第６図，第７図
の場合と同様である。8, the signal detection electrodes 2 and 3 provided at both ends of the N-type semiconductor substrate 1 are connected by a plurality of P-type diffusion layers 4 provided in parallel with the long side direction. High resistance can be achieved by making the P-type diffusion layer 4 thin.
However, there is a possibility that the individual P-type diffusion layers 4 may be cut or the width of the individual P-type diffusion layers may be partially changed, and that there is a possibility that it may not be possible to respond to an incident light point of a small spot. This is the same as in the case of FIG.
なお、第6,7,8図において電極以外の部分は、SiO2膜
で覆われている。In FIGS. 6, 7, and 8, portions other than the electrodes are covered with an SiO 2 film.
（考案が解決しようとする課題） 前述のように信号検出用電極間の抵抗を高くするため
に、また反転を防止するために、該電極間を接続するＰ
型拡散層の不純物の濃度を高くし、幅を細く又は長くし
ても、前記のような欠点を除去することはできない。(Problem to be Solved by the Invention) As described above, in order to increase the resistance between the signal detection electrodes and to prevent inversion, a P connecting between the electrodes is used.
Even if the impurity concentration of the mold diffusion layer is increased and the width is made thinner or longer, the above-mentioned drawbacks cannot be eliminated.
本案の目的は信号検出用電極間の、例えば、Ｐ型拡散
層の形状を改良して、反転を防止し、かつ高抵抗を得よ
うとするものである。An object of the present invention is to improve the shape of, for example, a P-type diffusion layer between signal detection electrodes to prevent inversion and obtain a high resistance.
（課題を解決するための手段） 本案においては、第一の導電型の半導体基板の表面の
両端に設けられた信号検出用電極間を、前記の基板の表
面に形成された例えばメッシュ状の複数の窓孔を有する
第二の導電型の拡散層によって接続した。(Means for Solving the Problems) In the present invention, for example, a plurality of mesh-like electrodes formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate are formed between the signal detection electrodes provided at both ends of the surface of the substrate. Are connected by a diffusion layer of the second conductivity type having a window hole of.
（作用） 信号検出用電極間を接続する、例えば、Ｐ型拡散層は
複数の窓孔を有するから、その幅を狭く、かつ長さを長
くできるから、不純物のドープ量を多くすることができ
る。従って、反転を防止し、均一な高抵抗を得ることが
できる。また、拡散層の一部の断線や幅の変化にも対応
できる。(Operation) For example, since the P-type diffusion layer has a plurality of window holes for connecting between the signal detection electrodes, the width and the length thereof can be reduced, so that the doping amount of impurities can be increased. . Therefore, inversion can be prevented and uniform high resistance can be obtained. Further, it is possible to cope with a disconnection or a change in width of a part of the diffusion layer.
（実施例） 第１図は本案の一実施例の概略の平面図であって、Ｎ
型半導体基板１の表面の両端に形成された信号検出用電
極2,3間を、多数の六角形を連接した蜂の巣状のＰ型拡
散層４によって接続してある。(Embodiment) FIG. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the present invention.
Signal detecting electrodes 2 and 3 formed at both ends of the surface of the semiconductor substrate 1 are connected by a honeycomb-shaped P-type diffusion layer 4 in which a number of hexagons are connected.
第２図は他の実施例の概略の平面図であって、Ｎ型半
導体基板１の表面の両端に形成された信号検出用電極2,
3間を、多数のリングを連接した形状のＰ型拡散層４に
よって接続してある。FIG. 2 is a schematic plan view of another embodiment, in which signal detection electrodes 2 and 2 formed at both ends of the surface of an N-type semiconductor substrate 1 are shown.
The three are connected by a P-type diffusion layer 4 having a shape in which a number of rings are connected.
パターンの形状は、その他にも、多数の正方形を連接
したもの、パンタグラフ状のもの、金網状のもの等各種
のものが考えられる。In addition, various shapes such as a shape in which a large number of squares are connected, a pantograph shape, a wire mesh shape, and the like can be considered.
第３図は、本案の構造を更に詳述するための略断面図
である。パターンの形状は正方形の場合である。例えば
比抵抗が約1000Ω・cmのＮ型シリコン半導体基板１の表
面の両端に電極とのコンタクト性確保のため高濃度のボ
ロンを拡散しP+型拡散層５及び５−１を選択的に形成す
る。FIG. 3 is a schematic sectional view for further detailing the structure of the present invention. The pattern has a square shape. For example, high-concentration boron is diffused at both ends of the surface of the N-type silicon semiconductor substrate 1 having a specific resistance of about 1000 Ω · cm to secure contact with the electrodes to selectively form the P + -type diffusion layers 5 and 5-1. I do.
次に、Ｎ型半導体基板１の表面の周縁及び裏面に、高
濃度のＮ型の不純物を拡散し、チャネルストッパー５、
及びコンタクト性確保のためのN+型拡散層７を同時に形
成する。なお、第１図及び第２図においてはチャネルス
トッパー５を省略してある。Next, high-concentration N-type impurities are diffused to the periphery and the back of the front surface of the N-type semiconductor substrate 1, and the channel stopper 5,
In addition, an N + type diffusion layer 7 for ensuring contact properties is formed at the same time. In FIGS. 1 and 2, the channel stopper 5 is omitted.
次に、Ｎ型半導体基板１の表面に、選択的に、例え
ば、ボロンのイオン注入を行い、前記のようなパターン
のＰ型拡散層４を形成する。その後表面にSiO2膜９を形
成する。第１図，第２図においては、SiO2膜９も省略し
てある。Next, for example, boron ions are selectively implanted into the surface of the N-type semiconductor substrate 1 to form the P-type diffusion layer 4 having the pattern described above. Thereafter, an SiO 2 film 9 is formed on the surface. 1 and 2, the SiO 2 film 9 is also omitted.
次に、P+型拡散層５及び５−１の表面のSiO2膜９に穴
を穿ち、Alを蒸着して信号検出用電極２及び３を形成す
る。また裏面のN+型拡散層７の表面には、例えばAuを蒸
着して裏面電極８を形成する。Next, holes are made in the SiO 2 film 9 on the surfaces of the P + -type diffusion layers 5 and 5-1 and Al is deposited to form the signal detection electrodes 2 and 3. On the back surface of the N + type diffusion layer 7, for example, Au is vapor-deposited to form the back electrode 8.
第４図はパターンがパンタグラフ状の一実施例の平面
図であり、第５図は長い六辺形を連接した一実施例の平
面図である。FIG. 4 is a plan view of an embodiment having a pantograph pattern, and FIG. 5 is a plan view of an embodiment in which long hexagons are connected.
（考案の効果） 本案によれば、フォトダイオードの一方の極となり、
かつ信号検出用電極間の抵抗となる拡散層を、その表面
が反射することなく、また基板の不純物濃度にも影響さ
れないような高濃度の不純物拡散層にすることができ
る。従って、高抵抗の均一な電極間抵抗を形成できる。
また、フォトダイオードが全面に分布しているから、小
さなスポットの入射光点に対しても、入射光点位置に対
する直線性が良好になる。さらに、拡散層が複数の窓孔
の外周で接続されているから、製造工程で発生した欠陥
により、一部が断線したり、幅が変化した場合でも、高
分解能及び位置直線性が得られる。(Effects of the Invention) According to the present invention, it becomes one pole of the photodiode,
In addition, the diffusion layer serving as a resistance between the signal detection electrodes can be a high-concentration impurity diffusion layer whose surface does not reflect and is not affected by the impurity concentration of the substrate. Accordingly, a high resistance uniform interelectrode resistance can be formed.
Further, since the photodiodes are distributed over the entire surface, the linearity with respect to the position of the incident light point is improved even for the incident light point of a small spot. Further, since the diffusion layer is connected to the outer periphery of the plurality of window holes, high resolution and position linearity can be obtained even if a part is disconnected or the width changes due to a defect generated in the manufacturing process.
第１図及び第２図は本案の一実施例の平面図、第３図は
その他の実施例の略断面図、第４図及び第５図はさらに
他の実施例の平面図、第６図，第７図及び第８図はそれ
ぞれ従来の例の平面図である。 １……Ｎ型半導体基板、2,3……信号検出用電極、４…
…Ｐ型拡散層、５……P+型拡散層、６……チャネルスト
ッパー、７……N+型拡散層、８……裏面電極、９……Si
O2膜1 and 2 are plan views of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic sectional view of another embodiment, FIGS. 4 and 5 are plan views of still another embodiment, and FIG. 7 and 8 are plan views of a conventional example. 1 ... N-type semiconductor substrate, 2,3 ... Electrode for signal detection, 4 ...
... P-type diffusion layer, 5 ... P + type diffusion layer, 6 ... channel stopper, 7 ... N + type diffusion layer, 8 ... back electrode, 9 ... Si
O 2 film
フロントページの続き (72)考案者 土井 好美 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−127883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−17288（ＪＰ，Ａ)Continuation of the front page (72) Inventor Yoshimi Doi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-59-127883 (JP, A) JP-A-59-17288 (JP) , A)
Claims (4)
設けられた信号検出用電極と、前記の基板の裏面に設け
た裏面電極と、前記の信号検出用電極間を接続するよう
に前記の基板の表面に形成された第２の導電型の拡散層
とよりなり、前記の第２の導電型の拡散層は少なくとも
前記の信号検出用電極を結ぶ方向と交差するように複数
の窓孔を設けられ該窓孔を経て光線が半導体基板の表面
に入射するようにされているポジションセンサ。An electrode for signal detection provided at both ends of a front surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, a back electrode provided on a back surface of the substrate, and a connection between the signal detection electrodes. A diffusion layer of the second conductivity type formed on the surface of the substrate, and the diffusion layer of the second conductivity type is provided with a plurality of diffusion layers so as to intersect at least a direction connecting the signal detection electrodes. A position sensor having a window hole through which a light beam enters the surface of the semiconductor substrate.
窓孔の形状は、周辺が複数の直線で構成されている請求
項１記載のポジションセンサ。2. The position sensor according to claim 1, wherein the plurality of window holes provided in the diffusion layer of the second conductivity type have a periphery formed by a plurality of straight lines.
窓孔の形状は、周辺が曲線で構成されている請求項１記
載のポジションセンサ。3. The position sensor according to claim 1, wherein the shape of the plurality of window holes provided in the second conductivity type diffusion layer is a curve formed around the periphery.
窓孔の形状は菱形である請求項１記載のポジションセン
サ。4. The position sensor according to claim 1, wherein the shape of the plurality of window holes provided in the diffusion layer of the second conductivity type is a rhombus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990124997U JP2524708Y2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Position sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1990124997U JP2524708Y2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Position sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480071U JPH0480071U (en) | 1992-07-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990124997U Expired - Fee Related JP2524708Y2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Position sensor |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917288A (en) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Hamamatsu Tv Kk | Semiconductor device for incident position detection |
| JPS59127883A (en) * | 1983-01-12 | 1984-07-23 | Matsushita Electronics Corp | Photosensitive semiconductor device |
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1990
- 1990-11-26 JP JP1990124997U patent/JP2524708Y2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0480071U (en) | 1992-07-13 |
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