JP4068737B2

JP4068737B2 - Semiconductor position detector

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Publication number: JP4068737B2
Application number: JP33989198A
Authority: JP
Inventors: 浩二岡本; 田中　　均; 辰己山中; 義磨郎藤井
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000161911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体位置検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光または粒子線等のエネルギー線の２次元の入射位置検出に用いられる従来の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）としては、例えば表面分割型のものが知られている。表面分割型ＰＳＤにおいては、半導体基板の表面側に正方形または長方形の受光面抵抗層が形成され、受光面抵抗層の周囲４辺上にそれぞれ出力電極が配置されて、エネルギー線の入射によって生成された電流が読み出される。このとき、それぞれ対向する出力電極から読み出された電流値を用いて、受光面上での２次元の入射位置を求めることができる。
【０００３】
上記したような表面分割型ＰＳＤでは、入射位置に対する電流出力の線形性が充分には得ることができず、位置検出の歪み（検出位置のずれ）が問題となる。すなわち、例えば受光面中心部と周辺部とで出力電極までの距離と抵抗との対応関係が変化してしまい、検出像が歪んでしまう。このような問題を解決するために、表面分割型ＰＳＤの改良型（以下、改良表面分割型ＰＳＤという）が特公昭６２−６２０７５号または特公平４−７６０５５号に示されている。
【０００４】
改良表面分割型ＰＳＤの概略構成を図７に示す。この改良表面分割型ＰＳＤにおいては、受光面抵抗層６をその４辺が円弧状であるように形成し、４辺上に分割線抵抗層７をそれぞれ形成して、受光面抵抗層６の４隅にあるそれぞれの辺の分割線抵抗層７の接続位置に出力電極８を配置して電流を出力してエネルギー線の検出位置を求める。このように受光面抵抗層６を円弧状の辺によって囲まれる形状とし、さらにそれぞれの辺に分割線抵抗層７を設けて、その接続部に位置する出力電極８から電流の読み出しを行うことによって、位置検出の歪みの少ないＰＳＤとすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の改良表面分割型ＰＳＤにおいては、受光面抵抗層６と分割線抵抗層７との抵抗比が一定の関係を満たすように形成することによって、位置検出の線形性を向上させている。すなわち、受光面抵抗層６のシート抵抗値をｒ（Ω／□）、それぞれの円弧状の分割線抵抗層７の線抵抗率をＲｉ（Ω／ｃｍ）、曲率半径をａｉ（ｃｍ）としたときに、これらがＲｉ＝ｒ／ａｉの関係を満たすように抵抗値及び円弧の曲率半径を決めることによって、表面分割型ＰＳＤにおける位置検出の歪みを補正して、位置検出の線形性が向上されたＰＳＤを実現している。
【０００６】
しかしながら、抵抗値に対する上記の条件を満たすためには、受光面抵抗層６が分割線抵抗層７と比較して非常に低い不純物濃度を有して形成される必要がある。この場合、不純物濃度が低い受光面抵抗層６においては、外部からの水分等の影響によって抵抗が変動しやすく、それによって分割線抵抗層７との抵抗比が変化してしまい、線形性が保持できなくなって位置検出の精度及び安定性を劣化させるという問題を生じる。また、受光面抵抗層６と分割線抵抗層７とで不純物濃度が大きく異なるため、それらの層の抵抗の温度依存性等の特性が異なったものとなり、したがって温度変化等の使用条件の変化によっても抵抗比が変化してしまう。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、位置検出の線形性及び安定性に優れる半導体位置検出素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による半導体位置検出素子は、第１の導電型を有する半導体基板に入射した光または粒子線等のエネルギー線によって入射位置に生成された電流が、複数の出力電極に分割されて出力される半導体位置検出素子であって、半導体基板の一方の面上に形成され、その４隅が正方形または長方形の４角にそれぞれ位置して設けられた受光面抵抗部と、受光面抵抗部の４辺上にそれぞれ設けられた分割線抵抗部と、受光面抵抗部の４隅上に位置する分割線抵抗部の接続部位に形成された出力電極とを備え、受光面抵抗部は、所定のピッチによって第２の導電型を有する複数の線状抵抗層を２次元メッシュ状に配列して形成された受光面抵抗層を有し、分割線抵抗部は、所定のピッチによって第２の導電型を有する複数のブロック状抵抗層を１次元に受光面抵抗層のそれぞれの線状抵抗層の間に配列して形成された分割線抵抗層と、それぞれのブロック状抵抗層間において隣り合うブロック状抵抗層及び対応する線状抵抗層の端部が電気的に接続される抵抗層接続部とを有し、線状抵抗層のうち、抵抗層接続部との接続点と接続点から最も近い他の線状抵抗層との交点の間の接続抵抗部のそれぞれの抵抗値、または、ブロック状抵抗層のそれぞれの抵抗値が、最も近い出力電極との間の分割距離が増大するにしたがって減少することによって位置検出の歪みが補正されるように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
上記のように、受光面抵抗層を従来の面状ではなく、線状抵抗層を所定のピッチによって２次元に組み合わせたメッシュ状として見かけ上の面抵抗を低減させることによって、受光面抵抗層の不純物濃度を高くして、分割線抵抗層と同程度の不純物濃度とすることが可能となる。これによって、受光面抵抗層の抵抗値の外部からの水分等の影響による変動を抑制し、かつ分割線抵抗層と同様の温度依存性を有するようにし、これによって受光面抵抗層と分割線抵抗層との抵抗比の変化を低減して、位置検出の安定性に優れる半導体位置検出素子とすることができる。
【００１０】
またさらに、位置検出の線形性については、メッシュ状とした受光面抵抗層のそれぞれの線状抵抗層のうち接続抵抗部の抵抗値、または分割線抵抗層のそれぞれのブロック状抵抗層の抵抗値等の構成を、出力電極に近いほど高抵抗になる構成となるように設定・変更することによって、例えば図７に示した円弧状の４辺を有する形状の面状の受光面抵抗層と同等の効果を有するようにすることが可能であり、これによって位置検出の歪みの補正を実現して位置検出の線形性に優れる半導体位置検出素子とすることができる。
【００１１】
特に、受光面抵抗層をメッシュ状とし、分割線抵抗層を複数のブロック状とすることによって、位置検出の歪みが補正される構成を様々な組み合わせによって実現することができ、用途等に応じてこの構成を選択することが可能となる。例えば、受光面抵抗層の４辺を円弧状とした場合には受光面がやや小さくなるが、本発明の構成によれば、位置検出の歪みを補正して、かつ受光面を大きくとる構成も可能となる。
【００１２】
位置検出の歪みが補正される上記した受光面抵抗層及び分割線抵抗層の構成としては、それぞれの線状抵抗層の接続抵抗部は、接続抵抗部と、接続抵抗部から最も近い出力電極との間の分割距離によって決まる所定の長さ部分が金属製である付加導電部に置き換えられ、所定の長さは、分割距離が増大するにしたがって増大するように構成されることによって、位置検出の歪みが補正されることが好ましい。
【００１３】
あるいは、それぞれの線状抵抗層の接続抵抗部に、接続抵抗部と、接続抵抗部から最も近い出力電極との間の分割距離によって決まる所定の長さの付加抵抗部が付け加えられ、所定の長さは、分割距離が増大するにしたがって減少するように構成されることによって、前記位置検出の歪みが補正されることが好ましい。
【００１４】
あるいは、それぞれのブロック状抵抗層は、ブロック状抵抗層と、ブロック状抵抗層から最も近い出力電極との間の分割距離によって決まる所定の抵抗値を有するように形成され、所定の抵抗値は、分割距離が増大するにしたがって減少するように構成されることによって、位置検出の歪みが補正されることが好ましい。
【００１５】
また、受光面抵抗層と分割線抵抗層とは、その不純物濃度が等しく形成されていることを特徴とする。このようにすることによって、同一の導電型、及び同一の不純物濃度を有する受光面抵抗層及び分割線抵抗層を１回の製造工程で形成することが可能となり、製造を容易化することができる。
【００１６】
さらに、抵抗層接続部は、金属製であることを特徴としても良い。受光面抵抗層及び分割線抵抗層を直接接続した場合には、その接続点において余分な抵抗を付加的に生じる場合がある。これに対して、例えばアルミニウムなどの低抵抗の金属を介して接続することによって、そのような余分な抵抗の発生をなくして、さらに位置検出の線形性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による半導体位置検出素子の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】
図１は、本発明に係る半導体位置検出素子の第１の実施形態の構成を概略的に示す平面図である。本実施形態においては、入射されるエネルギー線の位置検出が行われる２次元の受光面抵抗部１の領域は正方形であり、その４辺上にはそれぞれ分割線抵抗部２が１次元に配列されて形成されている。また、受光面抵抗部１の４隅であるそれぞれの分割線抵抗部２の接続部には、受光面抵抗部１の領域内においてエネルギー線の入射位置に生成された電流を、受光面抵抗部１及び分割線抵抗部２を介して読み出すための出力電極３が形成されている。
【００１９】
受光面抵抗部１は所定のピッチを有するメッシュ状の２次元構造を有して構成されており、このメッシュ構造は、所定の曲率半径を有する円弧状の曲線を４辺とし、その４隅が受光面抵抗部１の４隅と一致されている点線で示した領域Ａに対して、領域Ａの内側の部分は線抵抗層１０が２次元メッシュ状に配列された受光面抵抗層１ａ、領域Ａ外側で分割線抵抗部２と接続される部分は線抵抗層１０にそれぞれ接続された付加導電部２２として構成されている。すなわち、受光面抵抗部１のメッシュ構造は、メッシュ状の受光面抵抗層１ａを構成する図中の縦または横方向のそれぞれの線抵抗層１０のうち、領域Ａ外側にある両端部を低抵抗の付加導電部２２で置き換えたように構成されている。
【００２０】
図２は、図１に示した半導体位置検出素子を図１中の右上の部分について拡大して構成を示す平面図である。図２においても、上記した領域Ａは点線によって示されており、この点線上に受光面抵抗層１ａのそれぞれの線抵抗層１０と、付加導電部２２の接続部が位置している。
【００２１】
なお、それぞれの線抵抗層１０のうち、最も外側にある他の線抵抗層との交点と、分割線抵抗部２との接続点との間の図２中に１ｂで示した部分（付加導電部２２に置き換えられた部分を含む）は接続抵抗部１ｂであり、付加導電部２２はこの接続抵抗部１ｂの分割線抵抗部２側の部分に形成される。
【００２２】
分割線抵抗部２のそれぞれには、分割線抵抗部２に接続される受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０のそれぞれの間の位置に１次元に配列されたブロック抵抗層２０からなる分割線抵抗層２ａが形成されている。それぞれのブロック抵抗層２０は、分割線抵抗部２の配列方向に対して垂直（接続される線抵抗層１０に対して平行）な方向を長手方向とし、所定の幅、及び長手方向の長さを有する長方形の形状を有して構成されている。本実施形態においては、すべてのブロック抵抗層２０は同一の幅及び長さ、したがって同一の面積を有して構成されている。
【００２３】
隣り合うブロック抵抗層２０は、低抵抗の抵抗層接続部２１によって接続されている。抵抗層接続部２１は、その両端にあってブロック抵抗層２０と接触する接触部２１ａと、両端の接触部２１ａ及び対応する付加導電部２２が電気的に接続される導電部２１ｂとから構成されている。これによって受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａの接続が行われる。
【００２４】
接触部２１ａはブロック抵抗層２０の長さと同じ長手方向の長さを有し、その長さ全体にわたってブロック抵抗層２０と接触するように形成されている。また、ブロック抵抗層２０はその幅方向の両側に位置する抵抗層接続部２１の接触部２１ａとそれぞれ接触されるが、両側の接触部２１ａの接触位置間距離はすべて同一とされている。それぞれのブロック抵抗層２０の抵抗値は、両側の接触部２１ａの接触部分間のブロック抵抗層２０の面積等によって決まるが、上記の条件より、本実施形態においてはそれぞれのブロック抵抗層２０の抵抗値はすべて等しく設定されている。
【００２５】
隣り合う２辺の分割線抵抗部２の接続部には出力電極３がそれぞれ設けられており、エネルギー線の入射位置に生成された電流は各出力電極３に分割されて、受光面抵抗部１及び分割線抵抗部２を介して出力電極３から読み出される。以上によって、それぞれの出力電極３から読み出された電流値の相関からエネルギー線の入射位置が検出される半導体位置検出素子が構成される。
【００２６】
図３、及び図４は、それぞれ図２に示した半導体位置検出素子のＩ−Ｉ矢印断面図、及びII−II矢印断面図である。これらはいずれも受光面抵抗層１ａの４本の線抵抗層１０₁、１０₂、１０₃、１０₄を含む領域部分について示してある部分断面図である。
【００２７】
この半導体位置検出素子は、導電型がｎ^-型の半導体基板１１上に形成されている。図３に示された領域は受光面抵抗部１の領域であって、表面側には導電型がｐ型であるメッシュ状の受光面抵抗層１ａ、が形成されており、図中にはメッシュ状の受光面抵抗層１ａを構成する線抵抗層１０₁、１０₂、１０₃、１０₄が示されている。また、図４に示された領域は分割線抵抗部２の領域であって、表面側には導電型がｐ型である分割線抵抗層２ａが形成されており、図中には分割線抵抗層２ａを構成するブロック抵抗層２０₁、２０₂、２０₃が示されている。
【００２８】
これらの図３及び図４中における横方向の位置関係については、図２に示すように、ブロック抵抗層２０₁は線抵抗層１０₁及び１０₂の中間に位置し、ブロック抵抗層２０₂は線抵抗層１０₂及び１０₃の中間に位置し、また、ブロック抵抗層２０₃は線抵抗層１０₃及び１０₄の中間に位置している。図３及び図４に示したいずれの領域においても、表面上には酸化膜（ＳｉＯ₂）１０ａ、２０ａが形成されている。また、半導体基板１１の裏面側には導電型がｎ⁺型である導電層１２が形成されており、導電層１２下面の所定部分には電極が形成されている。
【００２９】
ブロック抵抗層２０の上部に位置する酸化膜２０ａには、分割線抵抗部２の配列方向に沿って、１つのブロック抵抗層２０に対して２箇所に開口部２０ｂが形成されている。この開口部２０ｂは、ブロック抵抗層２０の長手方向に沿ってブロック抵抗層２０の長さと同一の長さでそれぞれ形成されており、かつ、１つのブロック抵抗層２０に対面する２つの開口部２０ｂ間の距離はすべて等しくされている。また、隣り合うブロック抵抗層２０間の酸化膜２０ａの上部には、低抵抗の金属製、好ましくはアルミニウム製、の抵抗層接続部２１（図４中においては抵抗層接続部２１₁、２１₂、２１₃、２１₄）がそれぞれ形成されている。
【００３０】
これらの抵抗層接続部２１の接触部２１ａは、酸化膜２０ａに設けられた開口部２０ｂを通じてそれぞれのブロック抵抗層２０に電気的に接触しており、これによって、例えば隣り合う２つのブロック抵抗層２０₁と２０₂とは、ブロック抵抗層２０₁に対して設けられた開口部２０ｂ₁と接触部２１ａ₁、ブロック抵抗層２０₂に対して設けられた開口部２０ｂ₂と接触部２１ａ₂、及びそれらを接続させる導電部２１ｂ₂を通じて電気的に接続される。
【００３１】
受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０と対応する抵抗層接続部２１の導電部２１ｂ、例えば線抵抗層１０₁と抵抗層接続部２１₁の導電部２１ｂ₁、とは、一端が受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０に電気的に接続し、他端が対応する抵抗層接続部２１の導電部２１ｂに電気的に接続するように形成された低抵抗の金属製、好ましくはアルミニウム製、の付加導電部２２によって接続されている。以上のような構成によって、導電型がｐ型である受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａが、アルミニウム製の抵抗層接続部２１及び付加導電部２２によってそれぞれ接続される。また、それぞれの分割線抵抗部２の接続部には、図２に示すように、アルミニウム製の出力電極３がそれぞれ２つの分割線抵抗部２の端部と電気的に接続されて形成されている。
【００３２】
本実施形態においては特に、ともに導電型がｐ型である受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａの不純物濃度が等しく形成されている。これによって、受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａを１回の製造工程によって形成することが可能となる。すなわち、例えば半導体基板１１上に不純物であるホウ素の拡散マスクとなる酸化膜を成長させ、受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａが形成される部分についてフォトリソグラフィーによって酸化膜を除去した後、ホウ素を注入して、導電型がｐ型であって等しい不純物濃度を有する受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａを形成する。さらに酸化膜除去部分に酸化膜を成長させ、分割線抵抗層２ａのブロック抵抗層２０上の開口部２０ｂ、及び受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０の端部と付加導電部２２の接続部などの所定の部分について酸化膜を除去して、アルミニウム製である抵抗層接続部２１、付加導電部２２及び出力電極３を形成する。
【００３３】
本発明による半導体位置検出素子は、以上のような構成によって位置検出についての高い線形性及び安定性を保持している。すなわち、メッシュ状の受光面抵抗層１ａのそれぞれの線抵抗層１０の付加導電部２２との接続部を、所定の曲率半径を有する円弧状の４辺上とすることによって、検出像の歪みを補償して位置検出の線形性を実現している。
【００３４】
ここで、図７に示したような従来の半導体位置検出素子においては、受光面抵抗層のシート抵抗と分割線抵抗層の線抵抗との抵抗比を、検出像の歪みを補正する条件を満たすように設定するために、受光面抵抗層の不純物濃度を低く形成する必要があり、これによって抵抗比等の安定性を欠くという問題点があった。これに対して本発明による半導体位置検出素子においては、受光面抵抗層１ａを面状ではなくメッシュ状に形成しており、受光面抵抗層１ａの見かけ上の面抵抗を下げることができ、受光面抵抗層１ａの不純物濃度を高くして形成することが可能となる。これによって、外部からの水分等による受光面抵抗層１ａの抵抗値、及び抵抗比の変化を抑制することができる。
【００３５】
さらに、受光面抵抗層１ａと分割線抵抗層２ａの不純物濃度を同程度のものとして形成することが可能となる。これによって、これらの層の抵抗の温度依存性等の特性がほぼ等しくなり、抵抗比の変化がさらに抑制される。特に、受光面抵抗層１ａのメッシュ構造の線抵抗層１０の幅、ピッチ、及び分割線抵抗層２ａのそれぞれのブロック抵抗層２０の形状等を所定の条件を満たすように構成することによって、上記した第１の実施形態のように、受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａの不純物濃度を等しくして、温度変化等による抵抗比の変化をなくするとともに、１回の製造工程によって形成可能として、製造を容易化・低コスト化することができる。
【００３６】
なお、受光面抵抗部におけるメッシュ構造に関しては、特公平６−９１２７９号または特許第２５０５２８４号に示されているものがある。しかしながら、これらはいずれも従来の表面分割型ＰＳＤに対するものであって、メッシュ構造の各部が直接４辺上の出力電極に接続され、また、表面上に形成した金属電極によるメッシュ構造である。このような構造によっては、位置検出の線形性及びその安定性の問題を解決することはできない。
【００３７】
受光面抵抗層１ａを線抵抗層１０によるメッシュ構造としたことに対応して、分割線抵抗層２ａをメッシュ構造と同じピッチによって細分化した複数のブロック抵抗層２０と、それらを電気的に接続し受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０とも接続されるアルミニウムなどの低抵抗の金属製である抵抗層接続部２１とによって構成している。これによって、受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０が分割線抵抗層２ａの抵抗分割に与える影響を抑制することができる。また、面状の受光面抵抗層を用いた場合においてはチップサイズに比べて分割線抵抗層の幅が広くなってしまい、受光面の面積が小さくなってしまうが、このように抵抗層を細分化して構成することで、抵抗パターンを小さくし、受光面の面積を大きくすることが可能となる。また、各抵抗層の接続にアルミニウム製などの抵抗層接続部２１を用いることによって、抵抗層の接続部に余分に生じる接続抵抗の影響をなくすことができる。
【００３８】
また、この分割線抵抗層２ａの細分化と合わせて、受光面抵抗層１ａ及び分割線抵抗層２ａの様々な組み合わせや構成方法によって、位置検出の歪みを補正することができる。例えば上記の第１の実施形態においては、受光面抵抗層１ａのうち領域Ａ外側の部分をアルミニウム製の付加導電部２２によって置き換え、その置き換えられる付加導電部２２の長さを、最も近い出力電極までの距離が増大するにしたがって増大させる構成方法によって位置検出の歪みの補正を実現している。
【００３９】
特に、その付加導電部２２に置き換えられる部分の長さを円弧状の４辺をその端部として決定することによって、面状の受光面抵抗層を用いた場合に分割線抵抗層を円弧状とした場合と同様の効果を、直線的に配列・形成した分割線抵抗層２ａを用いて実現することができる。したがって、チップ上の使用されない領域の面積を小さくして、チップサイズに対してより効率的な半導体位置検出素子とすることができる。
【００４０】
本発明による半導体位置検出素子は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。図５は、本発明に係る半導体位置検出素子の第２の実施形態の右上の部分について拡大して構成を示す平面図である。本実施形態においては、領域Ｂは所定の曲率半径を有する円弧状の４辺によって構成されていることは第１の実施形態における領域Ａと同様であるが、図中に点線で示されている領域Ｂの境界線は、受光面抵抗部１の領域ではなく分割線抵抗部２の領域にある。
【００４１】
第１の実施形態においては領域Ａの境界線は受光面抵抗部１の領域にあって、抵抗層接続部２１の導電部２１ｂはすべてブロック抵抗層２０の内側の端部に挟まれた位置に設けられている。これに対して本実施形態においては、抵抗層接続部２１の導電部２１ｂは、図５に示すように、領域Ｂの境界線上に位置するようにそれぞれ形成されている。受光面抵抗層１ａの線抵抗層１０と導電部２１ｂとは、線抵抗層１０を分割線抵抗部２の領域内まで延長させた付加抵抗部２３によって接続される。ここで、その付け加えられる付加抵抗部２３の長さを、最も近い出力電極までの距離が増大するにしたがって領域Ｂの円弧状の４辺上を端部として減少させることによって、第１の実施形態と同様に位置検出の歪みを補正することができる。特に、このように領域Ｂの境界線を分割線抵抗部２の領域内とすることによって、さらに受光面の面積を大きくすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態に対しては、付加抵抗部２３を同様に形成し、導電部２１ｂをすべて分割線抵抗層２０の外側の端部に挟まれた位置に設けて、付加抵抗部２３の端部と導電部２１ｂとの間にアルミニウム製の付加導電部を形成して接続する構成とすることも可能である。
【００４３】
図６は、本発明に係る半導体位置検出素子の第３の実施形態の右上の部分について拡大して構成を示す平面図である。本実施形態においては、第１及び第２の実施形態とは異なり、受光面抵抗層１ａによるメッシュ構造の構成によってではなく、分割線抵抗層２ａの構成によって位置検出の歪みの補正を実現している。すなわち、メッシュ状の受光面抵抗層１ａの領域は受光面抵抗部１と同様に正方形とし、分割線抵抗層２ａを構成するブロック抵抗層２０のそれぞれの長さを、図６に示すように設定する。
【００４４】
このとき、ブロック抵抗層２０のそれぞれの抵抗値は、ブロック抵抗層２０の長手方向の長さに反比例している。したがって、上記のようにブロック抵抗層２０のそれぞれの長さを設定して、ブロック抵抗層２０のそれぞれの抵抗値を最も近い出力電極までの距離が増大するにしたがって減少させることによって、位置検出の歪みを補正することができる。
【００４５】
また、本実施形態においても、受光面の面積を大きくすることができることは第２の実施形態と同様である。特に、このように分割線抵抗層２ａによって位置検出の歪みの補正を行う構成とした場合には、メッシュ状の受光面抵抗層１ａを正方形または長方形とすることができる。また、上記したような抵抗値の構成を変更することによって、実効的な受光面の形状を例えば多角形や略円形などの形状とすることも可能である。
【００４６】
上記した第１〜第３の実施形態においては、いずれも分割線抵抗部２は直線状に形成されているが、これを曲線状に形成し、この曲線の形状と各部の抵抗値の構成とによって位置検出の歪みを補正することも可能である。また、抵抗層接続部２１については、受光面抵抗層１０と分割線抵抗層２０とを直接接続する構成としても良い。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による半導体位置検出素子は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、受光面抵抗層の所定の形状の４辺上に分割線抵抗層をそれぞれ形成し、受光面抵抗層の４隅上の分割線抵抗層の接続部に出力電極を形成して、受光面抵抗層を面状ではなく線抵抗層による２次元メッシュ状とすることによって、受光面抵抗層の不純物濃度を分割線抵抗層と同程度に高く設定して、その抵抗値及び分割線抵抗層との抵抗比の変化を抑制して、線形性及びその安定性に優れる半導体位置検出素子を実現することができる。
【００４８】
また、受光面抵抗層のメッシュ構造化に対応して分割線抵抗層を複数のブロック構造としており、位置検出の歪みの補正をこれらの抵抗値等の組み合わせ等によって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体位置検出素子の第１の実施形態の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示した半導体位置検出素子を拡大して示す部分平面図である。
【図３】図１に示した半導体位置検出素子の受光面抵抗部における部分断面図である。
【図４】図１に示した半導体位置検出素子の分割線抵抗部における部分断面図である。
【図５】本発明に係る半導体位置検出素子の第２の実施形態を示す部分平面図である。
【図６】本発明に係る半導体位置検出素子の第３の実施形態を示す部分平面図である。
【図７】従来の改良表面分割型半導体位置検出素子の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…受光面抵抗部、１ａ…受光面抵抗層、１ｂ…接続抵抗部、１０…線抵抗層、１０ａ…酸化膜、１１…半導体基板、１２…導電層、
２…分割線抵抗部、２ａ…分割線抵抗層、２０…ブロック抵抗層、２０ａ…酸化膜、２０ｂ…開口部、２１…抵抗層接続部、２１ａ…接触部、２１ｂ…導電部、２２…付加導電部、２３…付加抵抗部、
３…出力電極。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor position detection element.
[0002]
[Prior art]
As a conventional semiconductor position detecting element (PSD) used for detecting a two-dimensional incident position of an energy beam such as light or a particle beam, for example, a surface division type is known. In the surface division type PSD, a square or rectangular light-receiving surface resistance layer is formed on the surface side of the semiconductor substrate, and output electrodes are arranged on four sides around the light-receiving surface resistance layer, respectively, and are generated by incidence of energy rays. Read out current. At this time, the two-dimensional incident position on the light receiving surface can be obtained using the current values read from the output electrodes facing each other.
[0003]
In the surface division type PSD as described above, sufficient linearity of current output with respect to the incident position cannot be obtained, and position detection distortion (detection position shift) becomes a problem. That is, for example, the correspondence relationship between the distance to the output electrode and the resistance changes between the central portion and the peripheral portion of the light receiving surface, and the detected image is distorted. In order to solve such a problem, an improved type of surface division type PSD (hereinafter referred to as an improved surface division type PSD) is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-62075 or Japanese Patent Publication No. 4-76055.
[0004]
A schematic configuration of the improved surface split PSD is shown in FIG. In this improved surface division type PSD, the light-receiving surface resistance layer 6 is formed so that its four sides are arcuate, and the dividing line resistance layer 7 is formed on each of the four sides. The output electrode 8 is arranged at the connection position of the dividing line resistance layer 7 on each side at the corner and the current is output to obtain the detection position of the energy beam. In this manner, the light-receiving surface resistance layer 6 is surrounded by the arc-shaped sides, the dividing line resistance layer 7 is provided on each side, and the current is read from the output electrode 8 located at the connection portion. Therefore, it is possible to obtain a PSD with little distortion in position detection.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the improved surface division type PSD, the linearity of the position detection is improved by forming the resistance ratio between the light-receiving surface resistance layer 6 and the dividing line resistance layer 7 so as to satisfy a certain relationship. That is, the sheet resistance value of the light-receiving surface resistance layer 6 is r (Ω / □), the line resistivity of each arc-shaped dividing line resistance layer 7 is Ri (Ω / cm), and the radius of curvature is ai (cm). Sometimes, by determining the resistance value and the radius of curvature of the arc so that these satisfy the relationship Ri = r / ai, the position detection distortion in the surface division type PSD is corrected, and the linearity of the position detection is improved. PSD has been realized.
[0006]
However, in order to satisfy the above-described condition for the resistance value, the light-receiving surface resistance layer 6 needs to be formed with a very low impurity concentration as compared with the dividing line resistance layer 7. In this case, in the light-receiving surface resistance layer 6 having a low impurity concentration, the resistance is likely to fluctuate due to the influence of moisture or the like from the outside, thereby changing the resistance ratio with the dividing line resistance layer 7 and maintaining linearity. There is a problem that the position detection accuracy and stability are deteriorated due to the inability to do so. In addition, since the impurity concentration differs greatly between the light-receiving surface resistance layer 6 and the dividing line resistance layer 7, the characteristics such as the temperature dependence of the resistance of these layers are different, and accordingly, due to changes in use conditions such as temperature changes. However, the resistance ratio will change.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor position detecting element having excellent position detection linearity and stability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a semiconductor position detecting element according to the present invention has a plurality of currents generated at an incident position by energy rays such as light or particle beams incident on a semiconductor substrate having the first conductivity type. A semiconductor position detection element that is divided into output electrodes and output, and is formed on one surface of a semiconductor substrate, and its light receiving surface resistors are provided with four corners positioned at four corners of a square or a rectangle, respectively. A parting line resistance part provided on each of the four sides of the light-receiving surface resistance part, and an output electrode formed at a connection part of the parting line resistance part located on the four corners of the light-receiving surface resistance part, The light-receiving surface resistance portion has a light-receiving surface resistance layer formed by arranging a plurality of linear resistance layers having the second conductivity type in a two-dimensional mesh at a predetermined pitch. Depending on the pitch of the second conductivity type A plurality of block-like resistive layers arranged in a one-dimensional manner between the respective linear resistive layers of the light-receiving surface resistive layer, and adjacent block-like resistive layers between the respective block-like resistive layers And a resistance layer connection portion to which an end portion of the corresponding linear resistance layer is electrically connected, and among the linear resistance layers, a connection point with the resistance layer connection portion and another line closest to the connection point Each resistance value of the connection resistance part between the intersections with the electrode-like resistance layer or each resistance value of the block-like resistance layer decreases as the dividing distance to the nearest output electrode increases. The present invention is characterized in that the position detection distortion is corrected.
[0009]
As described above, the surface resistance layer of the light-receiving surface resistance layer is reduced by reducing the apparent surface resistance as a mesh shape in which the light-receiving surface resistance layer is not two-dimensionally combined with a predetermined pitch instead of the conventional surface shape. It is possible to increase the impurity concentration so that the impurity concentration is comparable to that of the dividing line resistance layer. As a result, the variation of the resistance value of the light-receiving surface resistance layer due to the influence of moisture or the like from outside is suppressed, and the temperature dependency is the same as that of the dividing line resistance layer. By changing the resistance ratio with the layer, it is possible to provide a semiconductor position detecting element having excellent position detection stability.
[0010]
Furthermore, regarding the linearity of the position detection, the resistance value of the connection resistance portion of each of the linear resistance layers of the meshed light-receiving surface resistance layer, or the resistance value of each block resistance layer of the dividing line resistance layer Is set and changed so that the closer to the output electrode, the higher the resistance, so that, for example, it is equivalent to the planar light-receiving surface resistance layer having the four arc-shaped sides shown in FIG. Thus, it is possible to achieve a semiconductor position detecting element that realizes correction of position detection distortion and is excellent in position detection linearity.
[0011]
In particular, by making the light-receiving surface resistance layer mesh and the dividing line resistance layer a plurality of blocks, it is possible to realize a configuration in which distortion of position detection is corrected by various combinations. This configuration can be selected. For example, when the four sides of the light-receiving surface resistance layer have an arc shape, the light-receiving surface is slightly reduced. However, according to the configuration of the present invention, a configuration in which the position-detection distortion is corrected and the light-receiving surface is made large is also possible. It becomes possible.
[0012]
As the configuration of the light receiving surface resistance layer and the dividing line resistance layer described above in which the position detection distortion is corrected, the connection resistance portion of each linear resistance layer includes a connection resistance portion and an output electrode closest to the connection resistance portion. The predetermined length portion determined by the division distance between the two is replaced with an additional conductive portion made of metal, and the predetermined length is configured to increase as the division distance increases, thereby detecting the position. It is preferable that the distortion is corrected.
[0013]
Alternatively, an additional resistance portion having a predetermined length determined by a division distance between the connection resistance portion and the output electrode closest to the connection resistance portion is added to the connection resistance portion of each linear resistance layer, and the predetermined length Preferably, the position detection distortion is corrected by being configured to decrease as the division distance increases.
[0014]
Alternatively, each block resistance layer is formed to have a predetermined resistance value determined by a division distance between the block resistance layer and the output electrode closest to the block resistance layer, and the predetermined resistance value is Preferably, the position detection distortion is corrected by being configured to decrease as the division distance increases.
[0015]
In addition, the light receiving surface resistance layer and the dividing line resistance layer are formed to have the same impurity concentration. By doing so, it is possible to form the light-receiving surface resistance layer and the dividing line resistance layer having the same conductivity type and the same impurity concentration in one manufacturing process, and the manufacturing can be facilitated. .
[0016]
Further, the resistance layer connecting portion may be made of metal. When the light-receiving surface resistance layer and the dividing line resistance layer are directly connected, extra resistance may be additionally generated at the connection point. On the other hand, by connecting via a low-resistance metal such as aluminum, for example, such extra resistance can be eliminated and the linearity of position detection can be further improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor position detecting element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0018]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a first embodiment of a semiconductor position detecting element according to the present invention. In this embodiment, the area of the two-dimensional light-receiving surface resistance unit 1 where the position of the incident energy beam is detected is a square, and the dividing line resistance units 2 are arranged one-dimensionally on the four sides. Is formed. In addition, the current generated at the incident position of the energy beam in the region of the light receiving surface resistor 1 is supplied to the connection portion of each dividing line resistor 2 at the four corners of the light receiving surface resistor 1. 1 and the output electrode 3 for reading through the dividing line resistance part 2 are formed.
[0019]
The light-receiving surface resistance portion 1 is configured to have a mesh-like two-dimensional structure having a predetermined pitch, and this mesh structure has four sides of an arc-shaped curve having a predetermined radius of curvature, and four corners thereof. With respect to the region A indicated by the dotted lines that coincide with the four corners of the light-receiving surface resistance portion 1, the inner portion of the region A is the light-receiving surface resistance layer 1a in which the line resistance layers 10 are arranged in a two-dimensional mesh. A portion connected to the dividing line resistance portion 2 outside the A is configured as an additional conductive portion 22 connected to the line resistance layer 10. That is, the mesh structure of the light-receiving surface resistance portion 1 has a low resistance at both ends outside the region A in each of the line resistance layers 10 in the vertical and horizontal directions in the drawing constituting the mesh-shaped light-receiving surface resistance layer 1a. The additional conductive portion 22 is replaced.
[0020]
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the semiconductor position detecting element shown in FIG. 1 in an enlarged manner in the upper right part of FIG. Also in FIG. 2, the above-described region A is indicated by a dotted line, and each line resistance layer 10 of the light-receiving surface resistance layer 1 a and the connection portion of the additional conductive portion 22 are located on this dotted line.
[0021]
Of the respective line resistance layers 10, the portion indicated by 1 b in FIG. 2 (additional conductivity) between the intersection with the outermost other line resistance layer and the connection point with the dividing line resistance portion 2. (Including the portion replaced by the portion 22) is the connection resistance portion 1b, and the additional conductive portion 22 is formed on the part of the connection resistance portion 1b on the dividing line resistance portion 2 side.
[0022]
Each of the dividing line resistance units 2 includes a dividing line composed of block resistance layers 20 arranged one-dimensionally at positions between the line resistance layers 10 of the light-receiving surface resistance layer 1a connected to the dividing line resistance unit 2. Resistive layer 2a is formed. Each of the block resistance layers 20 has a predetermined width and a length in the longitudinal direction with a direction perpendicular to the arrangement direction of the dividing line resistance portions 2 (parallel to the connected line resistance layer 10) as a longitudinal direction. It is comprised with the rectangular shape which has. In this embodiment, all the block resistance layers 20 are configured to have the same width and length, and therefore the same area.
[0023]
Adjacent block resistance layers 20 are connected by a low resistance resistance layer connecting portion 21. The resistance layer connecting portion 21 includes a contact portion 21a that is at both ends of the resistance layer connection portion 21a and contacts the block resistance layer 20, and a contact portion 21a at both ends and a conductive portion 21b to which the corresponding additional conductive portion 22 is electrically connected. ing. As a result, the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a are connected.
[0024]
The contact portion 21a has the same length in the longitudinal direction as the length of the block resistance layer 20, and is formed so as to be in contact with the block resistance layer 20 over the entire length. The block resistance layer 20 is in contact with the contact portions 21a of the resistance layer connecting portions 21 located on both sides in the width direction, but the distance between the contact positions of the contact portions 21a on both sides is the same. Although the resistance value of each block resistance layer 20 is determined by the area of the block resistance layer 20 between the contact portions of the contact portions 21a on both sides, the resistance of each block resistance layer 20 in this embodiment is based on the above conditions. All values are set equal.
[0025]
Output electrodes 3 are respectively provided at the connecting portions of the dividing line resistance portions 2 on the two adjacent sides, and the current generated at the incident position of the energy rays is divided into the output electrodes 3 to receive the light receiving surface resistance portion 1. And it is read from the output electrode 3 through the dividing line resistance part 2. As described above, a semiconductor position detecting element that detects the incident position of the energy beam from the correlation of the current value read from each output electrode 3 is configured.
[0026]
3 and 4 are a cross-sectional view taken along arrows II and II-II of the semiconductor position detecting element shown in FIG. 2, respectively. These are all the four line resistance layers 10 of the light-receiving surface resistance layer 1a. ₁ 10 ₂ 10 _Three 10 _Four It is the fragmentary sectional view shown about the area | region part containing.
[0027]
This semiconductor position detecting element has a conductivity type of n ^- It is formed on a mold type semiconductor substrate 11. The region shown in FIG. 3 is a region of the light-receiving surface resistance portion 1, and a mesh-shaped light-receiving surface resistance layer 1 a having a p-type conductivity is formed on the surface side. Line resistance layer 10 constituting a light-receiving surface resistance layer 1a ₁ 10 ₂ 10 _Three 10 _Four It is shown. Also, the region shown in FIG. 4 is a region of the dividing line resistance portion 2, and a dividing line resistance layer 2a having a conductivity type of p type is formed on the surface side. Block resistance layer 20 constituting layer 2a ₁ , 20 ₂ , 20 _Three It is shown.
[0028]
Regarding the positional relationship in the lateral direction in FIGS. 3 and 4, as shown in FIG. ₁ Is the wire resistance layer 10 ₁ And 10 ₂ Is located in the middle of the block resistance layer 20 ₂ Is the wire resistance layer 10 ₂ And 10 _Three And the block resistance layer 20 _Three Is the wire resistance layer 10 _Three And 10 _Four It is located in the middle. In any of the regions shown in FIGS. 3 and 4, an oxide film (SiO 2) is formed on the surface. ₂ ) 10a and 20a are formed. Further, the conductivity type is n on the back side of the semiconductor substrate 11. ⁺ A conductive layer 12 that is a mold is formed, and electrodes are formed on predetermined portions of the lower surface of the conductive layer 12.
[0029]
In the oxide film 20 a located above the block resistance layer 20, openings 20 b are formed at two locations with respect to one block resistance layer 20 along the arrangement direction of the dividing line resistance portions 2. The openings 20b are each formed in the same length as the length of the block resistance layer 20 along the longitudinal direction of the block resistance layer 20, and two openings 20b facing one block resistance layer 20 are formed. All the distances between them are equal. Further, on the upper portion of the oxide film 20a between the adjacent block resistance layers 20, a resistance layer connection portion 21 made of a low resistance metal, preferably aluminum (in FIG. 4, the resistance layer connection portion 21). ₁ , 21 ₂ , 21 _Three , 21 _Four ) Are formed.
[0030]
The contact portions 21a of these resistance layer connection portions 21 are in electrical contact with the respective block resistance layers 20 through the openings 20b provided in the oxide film 20a, and thereby, for example, two adjacent block resistance layers 20 ₁ And 20 ₂ Is the block resistance layer 20 ₁ The opening 20b provided for ₁ And contact portion 21a ₁ Block resistance layer 20 ₂ The opening 20b provided for ₂ And contact portion 21a ₂ And the conductive part 21b for connecting them. ₂ Electrically connected through.
[0031]
Conductive portion 21b of resistance layer connecting portion 21 corresponding to line resistance layer 10 of light-receiving surface resistance layer 1a, for example, line resistance layer 10 ₁ And resistance layer connection 21 ₁ Conductive part 21b of ₁ Is a low resistance formed so that one end is electrically connected to the line resistance layer 10 of the light-receiving surface resistance layer 1a and the other end is electrically connected to the conductive portion 21b of the corresponding resistance layer connection portion 21. These are connected by an additional conductive portion 22 made of metal, preferably aluminum. With the configuration as described above, the p-type light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a are connected by the aluminum resistance layer connecting portion 21 and the additional conductive portion 22, respectively. Further, as shown in FIG. 2, an output electrode 3 made of aluminum is formed in the connection portion of each dividing line resistance portion 2 so as to be electrically connected to the end portions of the two dividing line resistance portions 2. Yes.
[0032]
In the present embodiment, in particular, the impurity concentrations of the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a, both of which are p-type conductivity, are formed to be equal. Thus, the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a can be formed by a single manufacturing process. That is, for example, after an oxide film serving as a diffusion mask for boron, which is an impurity, is grown on the semiconductor substrate 11 and the oxide film is removed by photolithography at a portion where the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a are formed, Boron is implanted to form the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a having the p-type conductivity and the same impurity concentration. Further, an oxide film is grown on the oxide film removal portion, the opening 20b on the block resistance layer 20 of the dividing line resistance layer 2a, and the connection portion between the end of the line resistance layer 10 of the light-receiving surface resistance layer 1a and the additional conductive portion 22 The oxide film is removed from a predetermined portion such as a resistor layer connection portion 21, an additional conductive portion 22 and an output electrode 3 made of aluminum.
[0033]
The semiconductor position detecting element according to the present invention maintains high linearity and stability with respect to position detection by the configuration as described above. In other words, the connection of the mesh-shaped light-receiving surface resistance layer 1a to the additional conductive portion 22 of each of the line resistance layers 10 is on four arc-shaped sides having a predetermined radius of curvature, thereby distorting the detected image. Compensates to achieve linearity of position detection.
[0034]
Here, in the conventional semiconductor position detecting element as shown in FIG. 7, the resistance ratio between the sheet resistance of the light-receiving surface resistance layer and the line resistance of the dividing line resistance layer satisfies the condition for correcting the distortion of the detection image. Therefore, it is necessary to form the light-receiving surface resistance layer with a low impurity concentration, which causes a problem that the resistance ratio and the like are not stable. On the other hand, in the semiconductor position detecting element according to the present invention, the light-receiving surface resistance layer 1a is formed in a mesh shape instead of a surface shape, so that the apparent surface resistance of the light-receiving surface resistance layer 1a can be lowered. The surface resistance layer 1a can be formed with a high impurity concentration. Thereby, it is possible to suppress changes in the resistance value and resistance ratio of the light-receiving surface resistance layer 1a due to moisture or the like from the outside.
[0035]
Furthermore, it is possible to form the light receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a with the same impurity concentration. As a result, the characteristics such as the temperature dependence of the resistance of these layers become substantially equal, and the change in resistance ratio is further suppressed. In particular, by configuring the width and pitch of the line resistance layer 10 of the mesh structure of the light-receiving surface resistance layer 1a, the shape of each block resistance layer 20 of the dividing line resistance layer 2a, and the like so as to satisfy predetermined conditions, As in the first embodiment, the impurity concentration of the light-receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a can be made equal to eliminate the change in the resistance ratio due to the temperature change and the like, and can be formed by one manufacturing process. As a result, the manufacturing can be facilitated and the cost can be reduced.
[0036]
In addition, regarding the mesh structure in the light-receiving surface resistance portion, there are those shown in Japanese Patent Publication No. 6-91279 or Japanese Patent No. 2505284. However, these are all related to the conventional surface division type PSD, and each part of the mesh structure is directly connected to output electrodes on four sides, and is a mesh structure with metal electrodes formed on the surface. Such a structure cannot solve the problem of the linearity of position detection and its stability.
[0037]
Corresponding to the light receiving surface resistance layer 1a having a mesh structure with the line resistance layer 10, a plurality of block resistance layers 20 in which the dividing line resistance layer 2a is subdivided at the same pitch as the mesh structure are electrically connected. The resistor layer connection portion 21 made of a low resistance metal such as aluminum is also connected to the line resistance layer 10 of the light receiving surface resistance layer 1a. Thereby, the influence which the line resistance layer 10 of the light-receiving surface resistance layer 1a has on the resistance division of the dividing line resistance layer 2a can be suppressed. In addition, when a planar light-receiving surface resistance layer is used, the width of the dividing line resistance layer is increased compared to the chip size, and the area of the light-receiving surface is reduced. By configuring it, the resistance pattern can be reduced and the area of the light receiving surface can be increased. In addition, by using the resistance layer connection portion 21 made of aluminum or the like for the connection of each resistance layer, it is possible to eliminate the influence of the connection resistance generated in the connection portion of the resistance layer.
[0038]
In addition to the subdivision of the dividing line resistance layer 2a, the position detection distortion can be corrected by various combinations and configuration methods of the light receiving surface resistance layer 1a and the dividing line resistance layer 2a. For example, in the first embodiment, the portion outside the region A in the light-receiving surface resistance layer 1a is replaced with the additional conductive portion 22 made of aluminum, and the length of the replaced additional conductive portion 22 is set to the nearest output electrode. The position detection distortion is corrected by a configuration method that increases as the distance to the position increases.
[0039]
In particular, by determining the length of the portion to be replaced by the additional conductive portion 22 with the arcuate four sides as its end portions, when the planar light-receiving surface resistance layer is used, the dividing line resistance layer is changed to an arc shape. The same effect as the above case can be realized by using the dividing line resistance layer 2a arranged and formed linearly. Therefore, the area of the unused area on the chip can be reduced, and a semiconductor position detecting element more efficient with respect to the chip size can be obtained.
[0040]
The semiconductor position detecting element according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. FIG. 5 is an enlarged plan view showing the configuration of the upper right part of the second embodiment of the semiconductor position detecting element according to the present invention. In the present embodiment, the region B is configured by four arc-shaped sides having a predetermined radius of curvature, similar to the region A in the first embodiment, but is indicated by a dotted line in the drawing. The boundary line of the region B is not in the region of the light receiving surface resistor 1 but in the region of the dividing line resistor 2.
[0041]
In the first embodiment, the boundary line of the region A is in the region of the light-receiving surface resistance portion 1, and the conductive portions 21 b of the resistance layer connection portion 21 are all located between the inner end portions of the block resistance layer 20. Is provided. On the other hand, in the present embodiment, the conductive portion 21b of the resistance layer connecting portion 21 is formed so as to be positioned on the boundary line of the region B as shown in FIG. The line resistance layer 10 of the light-receiving surface resistance layer 1 a and the conductive portion 21 b are connected by an additional resistance portion 23 that extends the line resistance layer 10 into the region of the dividing line resistance portion 2. Here, the length of the additional resistance portion 23 to be added is decreased by using the four arc-shaped sides of the region B as the end portions as the distance to the nearest output electrode increases. The position detection distortion can be corrected in the same manner as described above. In particular, the area of the light receiving surface can be further increased by setting the boundary line of the region B in the region of the dividing line resistance portion 2 in this way.
[0042]
For the present embodiment, the additional resistance portion 23 is formed in the same manner, and the conductive portions 21b are all provided at positions sandwiched between the outer end portions of the dividing line resistance layer 20, and the end of the additional resistance portion 23 is formed. An additional conductive portion made of aluminum may be formed and connected between the portion and the conductive portion 21b.
[0043]
FIG. 6 is an enlarged plan view showing the configuration of the upper right part of the third embodiment of the semiconductor position detecting element according to the present invention. In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the position detection distortion is corrected by the configuration of the dividing line resistance layer 2a, not by the configuration of the mesh structure of the light-receiving surface resistance layer 1a. Yes. That is, the area of the mesh-shaped light-receiving surface resistance layer 1a is square like the light-receiving surface resistance portion 1, and the lengths of the block resistance layers 20 constituting the dividing line resistance layer 2a are set as shown in FIG. To do.
[0044]
At this time, each resistance value of the block resistance layer 20 is inversely proportional to the length of the block resistance layer 20 in the longitudinal direction. Therefore, the length of each of the block resistance layers 20 is set as described above, and each resistance value of the block resistance layer 20 is decreased as the distance to the nearest output electrode is increased. Distortion can be corrected.
[0045]
Also in the present embodiment, the area of the light receiving surface can be increased as in the second embodiment. In particular, when the position detection distortion is corrected by the dividing line resistance layer 2a as described above, the mesh-shaped light-receiving surface resistance layer 1a can be square or rectangular. In addition, by changing the configuration of the resistance value as described above, the effective shape of the light receiving surface can be changed to, for example, a polygon or a substantially circular shape.
[0046]
In each of the first to third embodiments described above, the dividing line resistance portion 2 is formed in a straight line shape, but is formed in a curved shape, and the configuration of the curve shape and the resistance value of each portion are as follows. It is also possible to correct position detection distortion. The resistance layer connecting portion 21 may be configured to directly connect the light-receiving surface resistance layer 10 and the dividing line resistance layer 20.
[0047]
【The invention's effect】
As described in detail above, the semiconductor position detecting element according to the present invention has the following effects. That is, dividing line resistance layers are respectively formed on four sides of a predetermined shape of the light receiving surface resistance layer, and output electrodes are formed at connection portions of the dividing line resistance layers at the four corners of the light receiving surface resistance layer. By forming the resistance layer in a two-dimensional mesh shape with a line resistance layer instead of a plane shape, the impurity concentration of the light-receiving surface resistance layer is set as high as the dividing line resistance layer, and the resistance value and the dividing line resistance layer are Thus, it is possible to realize a semiconductor position detecting element excellent in linearity and stability.
[0048]
Further, the dividing line resistance layer has a plurality of block structures corresponding to the mesh structure of the light-receiving surface resistance layer, and correction of distortion in position detection can be performed by a combination of these resistance values and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a first embodiment of a semiconductor position detecting element according to the present invention.
2 is an enlarged partial plan view showing the semiconductor position detecting element shown in FIG. 1. FIG.
3 is a partial cross-sectional view of a light-receiving surface resistance portion of the semiconductor position detection element shown in FIG.
4 is a partial cross-sectional view of a parting line resistance portion of the semiconductor position detection element shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a partial plan view showing a second embodiment of the semiconductor position detecting element according to the present invention.
FIG. 6 is a partial plan view showing a third embodiment of the semiconductor position detecting element according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional improved surface division type semiconductor position detecting element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-receiving surface resistance part, 1a ... Light-receiving surface resistance layer, 1b ... Connection resistance part, 10 ... Line resistance layer, 10a ... Oxide film, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Conductive layer,
2 ... dividing line resistance part, 2a ... dividing line resistance layer, 20 ... block resistance layer, 20a ... oxide film, 20b ... opening, 21 ... resistance layer connection part, 21a ... contact part, 21b ... conductive part, 22 ... addition Conductive part, 23 ... additional resistance part,
3 ... Output electrode.

Claims

A semiconductor position detecting element in which a current generated at an incident position by energy rays such as light or particle beams incident on a semiconductor substrate having a first conductivity type is divided into a plurality of output electrodes and output.
A light-receiving surface resistance portion formed on one surface of the semiconductor substrate, the four corners of which are respectively positioned at four corners of a square or a rectangle;
A dividing line resistor provided on each of the four sides of the light-receiving surface resistor;
The output electrode formed at the connection part of the dividing line resistor located on the four corners of the light receiving surface resistor,
The light-receiving surface resistance portion includes a light-receiving surface resistance layer formed by arranging a plurality of linear resistance layers having the second conductivity type in a two-dimensional mesh with a predetermined pitch,
The dividing line resistance portion is formed by arranging a plurality of block resistance layers having the second conductivity type in a one-dimensional manner between the linear resistance layers of the light receiving surface resistance layer at the predetermined pitch. Each divided line resistance layer, the adjacent block resistance layer between each of the block resistance layers, and a resistance layer connection portion to which an end of the corresponding linear resistance layer is electrically connected,
Among the linear resistance layers, each resistance value of the connection resistance section between the connection point with the resistance layer connection section and the intersection of the other linear resistance layer closest to the connection point, or the block A semiconductor position characterized in that the position detection distortion is corrected by decreasing the resistance value of each of the resistance layers as the division distance from the nearest output electrode increases. Detection element.

The connection resistance portion of each of the linear resistance layers has a predetermined length portion determined by the division distance between the connection resistance portion and the output electrode closest to the connection resistance portion. Replaced by conductive parts,
The semiconductor position detecting element according to claim 1, wherein the predetermined length is configured to increase as the division distance increases, whereby the position detection distortion is corrected.

An additional resistance portion having a predetermined length determined by the division distance between the connection resistance portion and the output electrode closest to the connection resistance portion is added to the connection resistance portion of each linear resistance layer. ,
The semiconductor position detecting element according to claim 1, wherein the predetermined length is configured to decrease as the division distance increases, whereby the position detection distortion is corrected.

Each of the block resistance layers is formed to have a predetermined resistance value determined by the division distance between the block resistance layer and the output electrode closest to the block resistance layer,
The semiconductor position detecting element according to claim 1, wherein the predetermined resistance value is configured to decrease as the division distance increases, thereby correcting distortion in the position detection.

5. The semiconductor position detecting element according to claim 1, wherein the light receiving surface resistance layer and the dividing line resistance layer are formed to have the same impurity concentration.

The semiconductor position detecting element according to claim 1, wherein the resistance layer connecting portion is made of metal.