JP2655207B2 - ２次元ポジションセンサ - Google Patents
２次元ポジションセンサInfo
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- JP2655207B2 JP2655207B2 JP1798291A JP1798291A JP2655207B2 JP 2655207 B2 JP2655207 B2 JP 2655207B2 JP 1798291 A JP1798291 A JP 1798291A JP 1798291 A JP1798291 A JP 1798291A JP 2655207 B2 JP2655207 B2 JP 2655207B2
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- Japan
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- impurity diffusion
- diffusion layer
- type impurity
- type
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的位置計測用の入
射光点位置検出用のフォトダイオードであって、ポジシ
ョンセンサ特に２次元ポジションセンサに関するもので
ある。ポジションセンサはたとえば、スチルカメラ，ビ
デオカメラ等に使用され、カメラと被写体との距離を三
角測量の原理で測定し、その結果をレンズ駆動装置にフ
ィードバックし、フォーカシングを行なう投光測距方式
のオートフォーカスに使用される。
射光点位置検出用のフォトダイオードであって、ポジシ
ョンセンサ特に２次元ポジションセンサに関するもので
ある。ポジションセンサはたとえば、スチルカメラ，ビ
デオカメラ等に使用され、カメラと被写体との距離を三
角測量の原理で測定し、その結果をレンズ駆動装置にフ
ィードバックし、フォーカシングを行なう投光測距方式
のオートフォーカスに使用される。
【０００２】
【従来の技術】スチルカメラ，ビデオカメラ等のオート
フォーカス方式としては、種々の方式が商品化されてい
るが、測距方式が主として使用され、その中でも三角測
量の原理による赤外線アクティブ方式が中心となりつつ
ある。これはカメラ内部の赤外発光ダイオードから射出
された赤外線が被写体によって反射されて、受光素子に
受光されたとき、受光素子上の反射光点の光強度分布を
検出し、その光強度の分布から前記の反射光点の位置を
検出し、その位置からカメラと被写体との距離を算出
し、その結果をレンズの駆動装置にフィードバックしフ
ォーカシングを自動的に行なうものである。前述の受光
素子としては２分割フォトダイオード，多分割フォトダ
イオードおよびポジションセンサがある。
フォーカス方式としては、種々の方式が商品化されてい
るが、測距方式が主として使用され、その中でも三角測
量の原理による赤外線アクティブ方式が中心となりつつ
ある。これはカメラ内部の赤外発光ダイオードから射出
された赤外線が被写体によって反射されて、受光素子に
受光されたとき、受光素子上の反射光点の光強度分布を
検出し、その光強度の分布から前記の反射光点の位置を
検出し、その位置からカメラと被写体との距離を算出
し、その結果をレンズの駆動装置にフィードバックしフ
ォーカシングを自動的に行なうものである。前述の受光
素子としては２分割フォトダイオード，多分割フォトダ
イオードおよびポジションセンサがある。
【０００３】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、被写体から反射光
点の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２分割フォトダイオードの中央
に結像させる必要がある。
割フォトダイオードを使用する場合、被写体から反射光
点の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２分割フォトダイオードの中央
に結像させる必要がある。
【０００４】受光素子として多分割フォトダイオードを
使用した場合には、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。
使用した場合には、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。
【０００５】しかし、ポジションセンサを使用した場合
には、ポジションセンサを固定された状態で、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。ポジションセンサにおいて、基板が第１の導電型た
とえばＮ型の場合、良好な反射光点位置直線性を得るた
めには、１次元のポジションセンサにおいても２次元の
ものにおいても、受光部のＰ型不純物拡散部の抵抗の均
一性が重要である。また、ポジションセンサによって光
点位置を高分解能で検出するためには、ポジションセン
サ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。
には、ポジションセンサを固定された状態で、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。ポジションセンサにおいて、基板が第１の導電型た
とえばＮ型の場合、良好な反射光点位置直線性を得るた
めには、１次元のポジションセンサにおいても２次元の
ものにおいても、受光部のＰ型不純物拡散部の抵抗の均
一性が重要である。また、ポジションセンサによって光
点位置を高分解能で検出するためには、ポジションセン
サ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。
【０００６】 （１） 受光部のＰ型不純物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雑音、 前記の（１），（２），（３）の電流の低減のために
は、受光部Ｐ型不純物拡散層の抵抗が高いこと、通常２
００キロオーム以上であることが要求される。
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雑音、 前記の（１），（２），（３）の電流の低減のために
は、受光部Ｐ型不純物拡散層の抵抗が高いこと、通常２
００キロオーム以上であることが要求される。
【０００７】図５は従来の２次元ポジションセンサの一
例の斜視図であり、図６はそのＣ−Ｃ′の略断面図であ
る。図５において、正方形の第１の導電型たとえばＮ型
半導体基板１の表面には、第２の導電型であるＰ型不純
物拡散層２が有効受光面全面にわたり形成され、その四
辺にはＡｌによるそれぞれ対向した位置検出用電極３，
４（これを横すなわちＸ方向とする）および位置検出用
電極５，６（これを縦すなわちＹ方向とする）が設けら
れている。それらはそれぞれ、端子３−１，４−１，５
−１，６−１に接続されている。このＰ型不純物拡散層
２の表面は後述の図６に示されるように、ＳｉＯ2 膜９
によって覆われているが、図５においては省略されてい
る。以下、この構造を得る工程を説明する。
例の斜視図であり、図６はそのＣ−Ｃ′の略断面図であ
る。図５において、正方形の第１の導電型たとえばＮ型
半導体基板１の表面には、第２の導電型であるＰ型不純
物拡散層２が有効受光面全面にわたり形成され、その四
辺にはＡｌによるそれぞれ対向した位置検出用電極３，
４（これを横すなわちＸ方向とする）および位置検出用
電極５，６（これを縦すなわちＹ方向とする）が設けら
れている。それらはそれぞれ、端子３−１，４−１，５
−１，６−１に接続されている。このＰ型不純物拡散層
２の表面は後述の図６に示されるように、ＳｉＯ2 膜９
によって覆われているが、図５においては省略されてい
る。以下、この構造を得る工程を説明する。
【０００８】まず、Ｎ型半導体基板１の表面に、抵抗値
を高くするため低濃度のＰ型不純物拡散層２を形成す
る。このときＰ型不純物拡散層２は、ボロン注入量を低
くかつ均一にするため、イオン注入によって形成する。
そして、チャネルストッパとなるＮ型不純物拡散層７お
よび裏面のＮ型不純物拡散層８を形成した後、Ｎ型半導
体基板１の表面にＳｉＯ2 膜９を形成し、Ｐ型不純物拡
散層２の四辺に位置検出用電極３，４および５，６をＡ
ｌ蒸着により形成し、裏面にはカソード電極１０をＡｕ
蒸着によって形成する。
を高くするため低濃度のＰ型不純物拡散層２を形成す
る。このときＰ型不純物拡散層２は、ボロン注入量を低
くかつ均一にするため、イオン注入によって形成する。
そして、チャネルストッパとなるＮ型不純物拡散層７お
よび裏面のＮ型不純物拡散層８を形成した後、Ｎ型半導
体基板１の表面にＳｉＯ2 膜９を形成し、Ｐ型不純物拡
散層２の四辺に位置検出用電極３，４および５，６をＡ
ｌ蒸着により形成し、裏面にはカソード電極１０をＡｕ
蒸着によって形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このようなポジション
センサは、受光部であるＰ型不純物拡散層２の表面のＳ
ｉＯ2 膜９の中のＮａ+ イオン等により、Ｐ型不純物拡
散層２の表面の一部がＮ型反転層となり、このＰ型不純
物拡散層２の抵抗が不均一となる。さらに前記のボロン
注入量が低い場合には、Ｎ型半導体基板１の不純物濃度
の不均一性により、Ｐ型不純物拡散層２の抵抗が不均一
になる。前述のとおり、Ｐ型不純物拡散層２の抵抗を均
一にするためには、ボロン注入量を多くする必要があ
る。そうすると高抵抗化に対応できない。
センサは、受光部であるＰ型不純物拡散層２の表面のＳ
ｉＯ2 膜９の中のＮａ+ イオン等により、Ｐ型不純物拡
散層２の表面の一部がＮ型反転層となり、このＰ型不純
物拡散層２の抵抗が不均一となる。さらに前記のボロン
注入量が低い場合には、Ｎ型半導体基板１の不純物濃度
の不均一性により、Ｐ型不純物拡散層２の抵抗が不均一
になる。前述のとおり、Ｐ型不純物拡散層２の抵抗を均
一にするためには、ボロン注入量を多くする必要があ
る。そうすると高抵抗化に対応できない。
【００１０】また、位置検出を行なう場合、光電流は同
一抵抗で４分割された位置信号として出力されるため、
横（Ｘ）方向，縦（Ｙ）方向の相互作用により、周辺部
での信号の歪が大きくなる。この歪も小さくする必要が
ある。
一抵抗で４分割された位置信号として出力されるため、
横（Ｘ）方向，縦（Ｙ）方向の相互作用により、周辺部
での信号の歪が大きくなる。この歪も小さくする必要が
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】Ｎ型半導体基板の表面に
一方向たとえば横（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型不純物拡
散層を形成し、その上に成長させた低濃度のＮ型エピタ
キシャル層の表面に、直交する縦（Ｙ）方向の位置検出
用Ｐ型不純物拡散層を設け双方を互いに分離し２層構造
にする。
一方向たとえば横（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型不純物拡
散層を形成し、その上に成長させた低濃度のＮ型エピタ
キシャル層の表面に、直交する縦（Ｙ）方向の位置検出
用Ｐ型不純物拡散層を設け双方を互いに分離し２層構造
にする。
【００１２】
【作用】位置検出用の各々のＰ型不純物拡散層を適宜の
パターンにすることにより、高抵抗を得ることが可能と
なるから、Ｐ型不純物拡散層のボロン注入量が多い場合
でも高抵抗を得ることができる。また２層構造にされて
いるから、横（Ｘ）方向と縦（Ｙ）方向の相互作用がな
くなり、信号の歪をなくすことができる。
パターンにすることにより、高抵抗を得ることが可能と
なるから、Ｐ型不純物拡散層のボロン注入量が多い場合
でも高抵抗を得ることができる。また２層構造にされて
いるから、横（Ｘ）方向と縦（Ｙ）方向の相互作用がな
くなり、信号の歪をなくすことができる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例の斜視図、図２は図
１のＡ−Ａ′の略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ′の略断
面図、図４は図１の実施例の製造工程の途中の斜視図で
ある。これらの図において、図５、図６と同一の部分は
同一の符号で表わされる。
１のＡ−Ａ′の略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ′の略断
面図、図４は図１の実施例の製造工程の途中の斜視図で
ある。これらの図において、図５、図６と同一の部分は
同一の符号で表わされる。
【００１４】図１，図２，図３に示されるように、Ｎ型
半導体基板１の表面に、横（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型
不純物拡散層１１を形成し、その上に成長させた低濃度
のＮ型エピタキシャル層１２の表面に、縦（Ｙ）方向の
位置検出用Ｐ型不純物拡散層１５を設け、互いを分離し
た２層構造を有している。
半導体基板１の表面に、横（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型
不純物拡散層１１を形成し、その上に成長させた低濃度
のＮ型エピタキシャル層１２の表面に、縦（Ｙ）方向の
位置検出用Ｐ型不純物拡散層１５を設け、互いを分離し
た２層構造を有している。
【００１５】以下、この構造を得る工程を説明する。ま
ず、第１の導電型たとえばＮ型半導体基板１の表面に、
たとえば横（Ｘ）方向の位置検出用の第２の導電型であ
るＰ型不純物拡散層１１を適宜のパターンに形成する。
このとき、横（Ｘ）方向位置検出用のＰ型不純物拡散層
１１は、ボロン注入量が多い場合でも、高抵抗が得られ
るようにたとえば、図４のように細長い幅のジグザグ状
に形成する。イオン注入法によれば均一性のよい拡散層
が得られる。
ず、第１の導電型たとえばＮ型半導体基板１の表面に、
たとえば横（Ｘ）方向の位置検出用の第２の導電型であ
るＰ型不純物拡散層１１を適宜のパターンに形成する。
このとき、横（Ｘ）方向位置検出用のＰ型不純物拡散層
１１は、ボロン注入量が多い場合でも、高抵抗が得られ
るようにたとえば、図４のように細長い幅のジグザグ状
に形成する。イオン注入法によれば均一性のよい拡散層
が得られる。
【００１６】その後、Ｎ型半導体基板１の表面上に低濃
度のＮ型エピタキシャル層１２を成長させた後、横
（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型不純物拡散層１１の端部
と、後の工程で形成されるＮ型エピタキシャル層１２の
表面の位置検出用電極３，４を接続するためのＰ+ 型不
純物拡散層１３，１４を形成する。そして、Ｎ型エピタ
キシャル層１２の表面に、縦（Ｙ）方向位置検出用のＰ
型不純物拡散層１５をＸ方向位置検出用Ｐ型不純物拡散
層１１と同様な方法でこれと直交するように形成し、次
に、チャネルストッパとなるＮ型不純物拡散層７および
裏面のＮ型不純物拡散層８を形成した後、Ｎ型半導体基
板１の表面にＳｉＯ2 膜９を形成させる。そしてさらに
表面の四辺に、位置検出用電極３，４および５，６をＡ
ｌ蒸着により形成し、裏面にはカソード電極１０をＡｕ
蒸着によって形成する。位置検出用電極５，６は、Ｐ型
不純物拡散層１５の両端に接続される。なお、Ｐ型不純
物拡散層１１および１５の形状はジグザグ状以外にメッ
シュ状や魚の骨状など種々のパターンが使用される。
度のＮ型エピタキシャル層１２を成長させた後、横
（Ｘ）方向の位置検出用Ｐ型不純物拡散層１１の端部
と、後の工程で形成されるＮ型エピタキシャル層１２の
表面の位置検出用電極３，４を接続するためのＰ+ 型不
純物拡散層１３，１４を形成する。そして、Ｎ型エピタ
キシャル層１２の表面に、縦（Ｙ）方向位置検出用のＰ
型不純物拡散層１５をＸ方向位置検出用Ｐ型不純物拡散
層１１と同様な方法でこれと直交するように形成し、次
に、チャネルストッパとなるＮ型不純物拡散層７および
裏面のＮ型不純物拡散層８を形成した後、Ｎ型半導体基
板１の表面にＳｉＯ2 膜９を形成させる。そしてさらに
表面の四辺に、位置検出用電極３，４および５，６をＡ
ｌ蒸着により形成し、裏面にはカソード電極１０をＡｕ
蒸着によって形成する。位置検出用電極５，６は、Ｐ型
不純物拡散層１５の両端に接続される。なお、Ｐ型不純
物拡散層１１および１５の形状はジグザグ状以外にメッ
シュ状や魚の骨状など種々のパターンが使用される。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｐ型不純
物拡散層のボロン注入量が多い場合でも、横（Ｘ）方
向，縦（Ｙ）方向位置検出用電極間に高抵抗が得られ、
さらに横（Ｘ）方向，縦（Ｙ）方向の信号が２層構造に
より分離されているため、周辺部の信号の歪もなくな
り、優れた位置検出能力すなわち位置検出誤差が少ない
ことと優れた分解能が得られる。
物拡散層のボロン注入量が多い場合でも、横（Ｘ）方
向，縦（Ｙ）方向位置検出用電極間に高抵抗が得られ、
さらに横（Ｘ）方向，縦（Ｙ）方向の信号が２層構造に
より分離されているため、周辺部の信号の歪もなくな
り、優れた位置検出能力すなわち位置検出誤差が少ない
ことと優れた分解能が得られる。
【図１】本発明の一実施例の斜視図、
【図２】図１のＡ−Ａ′の略断面図、
【図３】図１のＢ−Ｂ′の略断面図、
【図４】図１の製造工程中の斜視図、
【図５】従来例の斜視図、
【図６】図５のＣ−Ｃ′略断面図である。
１ Ｎ型半導体基板 ３，４，５，６ 位置検出用電極 ７ チャネルストッパ ８ Ｎ型不純物拡散層 ９ ＳｉＯ2 膜 １０ カソード電極 １１，１５ Ｐ型不純物拡散層 １２ Ｎ型エピタキシャル層 １３，１４ Ｐ+ 型不純物拡散層
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の導電型の半導体基板と、その表面
に形成されたある方向の位置検出用の第２の導電型の不
純物拡散層と、その上に形成された低濃度の第１の導電
型のエピタキシャル層と、さらにその上に形成された前
記の方向と直交する方向の位置検出用の第２の導電型の
不純物拡散層とよりなる２次元ポジションセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1798291A JP2655207B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | ２次元ポジションセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1798291A JP2655207B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | ２次元ポジションセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04256377A JPH04256377A (ja) | 1992-09-11 |
| JP2655207B2 true JP2655207B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=11958929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1798291A Expired - Fee Related JP2655207B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | ２次元ポジションセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655207B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545144Y2 (ja) * | 1991-11-25 | 1997-08-25 | 三洋電機株式会社 | 半導体光位置検出器 |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP1798291A patent/JP2655207B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04256377A (ja) | 1992-09-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970422 |
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